《监护仪原理与维修》PPT课件.ppt

病人监护仪器的原理与维修 2010 04杭州 提纲 医用监护仪器概述常用生理参数的测量原理HPM1205AViridia26 24系列多参数监护仪TEC 7500系列除颤监护仪医用监护仪的维修GE公司多参数监护仪 Pro1000 Dash3000 GE公司除颤监护仪 CardioServ 医用监护仪器是能够对人体重要的生理 生化指标有选择地进行经常性或连续的监测 并且具有存储 显示 分析和控制功能 对超出设定范围的参数发出警报的系统 它可以实时 连续 长时间地监测病人的重要生命特征参数 具有很重要的临床使用价值 医用监护仪器概述 一 临床应用危重病人监护仪冠心病监护仪分娩监护仪新生儿和早产儿监护仪颅内压监护仪麻醉监护仪睡眠监护仪 二 监护的参数心电图监测 呼吸监测 无创血压监测 有创血压监测 气道二氧化碳监测 气道氧气监测 血液体积 辅助监测 血氧饱和度 血流体积监测 温度监测 PH值 血气监测等 利用计算机控制还能进行多种数据的分析和处理 如ECG 心律失常检测 心律失常分析回顾 ST段分析等 三 分类1 按仪器构造功能分类一体式监护仪 具有专用的监护参数 通过联线或其它连接管接入每台医用监护仪之中 它所监护的参数是固定的 不可变的 插件式监护仪 每个监护参数或每组监护参数各有其一个插件 使监护仪功能扩展与升级快速 方便 这类插件可以根据临床实际的监测需要与每台医用监护仪的主机进行任意组合 同时也可在同一型号的监护仪之中相互调换使用 2 按仪器接收方式分类有线监护仪 病人所有监测的数据通过导线和导管与主机相连接 比较适用于医院病房内卧床病人的监护 优点是工作可靠 不易受到周围环境的影响 缺点是对病人的限制相对较多 遥测监护仪 是通过无线的方式发射与接收病人的生理数据 比较适用于能够自由活动的病人 优点是对病人限制较少 缺点是易受外部环境的干扰 3 按功能分类通用监护仪 即床边监护仪 它在医院CCU和ICU病房中应用广泛 它只有几个最常用的监测参数如心率 心电 无创血压等 专用医用监护仪 具有特殊功能的医用监护仪 主要针对某些疾病或某些场所设计 使用的医用监护仪 如手术监护仪 冠心病监护仪 胎心监护仪 分娩监护仪 新生儿早产儿监护仪 呼吸率监护仪 心脏除颤监护仪 麻醉监护仪 车载监护仪 便携式监护仪 脑电监护仪 颅内压监护仪 睡眠监护仪 危重病人监护仪 放射线治疗室监护仪 高压氧仓监护仪 24小时动态心电监护仪 24小时动态血压监护仪 心脏起搏器等等 4 按使用范围分类床边监护仪 设置在病床边与病人联接在一起的仪器 能够对病人的各种生理参数或某些状态进行连续的监测 予以显示报警或记录 它也可以与中央监护仪构成一个整体来进行工作 中央监护仪 是由主监护仪和若干床边监护仪组成的 通过主监护仪可以控制各床边监护仪的工作 对多个被监护对象的情况进行同时监护 它的一个重要任务是完成对各种异常的生理参数和病历的自动记录 离院监护仪 病人可以随身携带的小型电子监护仪 可以在医院内外对病人的某种生理参数进行连续监护 供医生进行非实时性的检查 5 按监护仪的作用分类可分为纯监护仪和抢救 治疗用监护仪 纯监护仪只有监护功能 抢救 治疗用监护仪是具有监护功能 又具有抢救或治疗的功能的监护仪 如心脏除颤监护仪 心脏起搏器等 6 按检测参数分类可以分为单参数监护仪和多参数监护仪 单参数监护仪只能监护一种生理参数 适用范围较小 多参数监护仪同时可以监护多个生理参数 适用范围较大 目前绝大多数医用监护仪器都是多参数监护仪 四 医用监护仪器的结构 1 信号检测部分包括各种传感器和电极 有些还包括遥测技术以获得各种生理参数 传感器是整个监护系统的基础 有关病人生理状态的所有信息都是通过传感器获得的 2 信号的模拟处理这是一个以模拟电路为核心的信号处理部分 它主要是将传感器获得的信号加以放大 同时减少噪声和干扰信号以提高信噪比 对有用的信号中感兴趣的部分 实现采样 调制 解调 阻抗匹配等 放大 在信号处理中是第一位的 3 信号的数字处理计算 如在体积阻抗法中由体积阻抗求差 求导最后求出心输出量 叠加 以排除干扰 取得有用的信号 做更多更复杂的运算和判断 例如对心电信号的自动分析和诊断 消除各种干扰和假想 识别出心电信号中的P波 QRS波 T波等 确定基线 区别心动过速 心动过缓 早搏 漏搏 二连脉 三连脉等 建立被监视生理过程的数学模型 以规定分析的过程和指标 使仪器对病人的状态进行自动分析和判断 4 信号的显示 记录和报警这部分是监视器与人交换信息的部分 包括 数字或表头显示 指示心率 体温等被监护的数据 屏幕显示 以显示行进的或固定的被监视参数随时间变化的曲线 供医生用作分析 用记录仪作永久的记录 这样可将被监视参数记录下来作为档案保存 光报警和声报警 5 治疗根据自动诊断结果 原则上可以对病人进行施药和治疗 五 医用监护仪器的特点1 安全性能与国际标准接轨2 功能更加强大 性能更加卓越3 专用监护仪发展迅速4 远程监护和家庭监护日益普及 六 医用监护仪器的发展趋势1 医学传感器技术的发展和改进2 无损测量技术将是现代医学监护仪进一步发展的关键3 计算机技术的发展将成为推动现代医学监护仪发展的潜动力4 计算机网络的发展会促进远程监护和家庭监护的应用和普及5 利用移动通信网络传输病人数据 实现远程监护 常用生理参数的测量原理 1 ECG 1 三电极体系 表5 1三电极体系监护电极位置 表5 2五电极体系电极位置 2 五电极体系电极位置 3 影响ECG精确测量的因素正确的电极放置 电极与皮肤接触良好 导联选择正确 排除外部干扰 2 心率 1 瞬时心率指心电图两个相邻R R间期的倒数 即 2 平均心率指在一定计数时间内 求R波个数的比值 即 3 呼吸 1 阻抗法测量原理多参数病人监护仪中的呼吸测量大多采用阻抗法 人体在呼吸过程中的胸廓运动会造成人体体电阻的变化 变化量为0 1 3 称为呼吸阻抗 监护仪一般是通过ECG导联的两个电极 用10 100kHZ的载频正弦恒流向人体注入0 5 5mA的安全电流 从而在相同的电极上拾取呼吸阻抗变化的信号 这种呼吸阻抗的变化图就描述了呼吸的动态波形 并可提取出呼吸率参数 影响呼吸测量的因素a 为了对阻抗变化进行最优的测量 必须适当地放置电极 由于ECG波形对电极放置的位置要求更高 因此为了使呼吸波达到最优需要重新放置电极和导联时 必须考虑ECG波形的结果 b 良好的皮肤接触能够保证良好的信号 c 排除外部干扰 2 直接测量呼吸气流法常用的方法是利用热敏元件来感测呼出的热气流 这种方法需要给病人的鼻腔中安放一个呼吸气流引导管 将呼出的热气流引到热敏元件位置 当鼻孔中气流通过热敏电阻时 热敏电阻受到流动气流的热交换 电阻值发生改变 3 气道压力法将压电传感器置入或连通气道 气道压 压迫 传感器而产生相应的电信号 经电子系统处理以数字或图形显示 灵敏度和精确性较高 在气道压力监测时 利用这些信号的脉冲频率 经译码电路处理后可显示呼吸频率 4 无创血压血压测量法可以分为两大类 即直接测量法 有创法 和间接测量法 无创法 无创法是通过检测动脉血管壁的运动 搏动的血液或血管容积等参数间接得到血压 根据检测方法的不同 血压测量法又可分为听诊法 振动法 触诊法 超声法 次声法 容积搏动示波法 张力法等 大多数监护仪器都采用振动法进行血压监护 1 测量原理采用振动法测量无创血压时 将压力传感器接入袖带 检测袖带的压力以及由于脉搏在袖带的压力下形成的振动信号 当按下测量键或设定的自动测量开始时 气泵开始给袖带充气 当压力达到设定的初始值时 停止充气 袖带内的气体通过针阀缓慢放气 这时以一定的速率交替记录压力值和脉搏振动幅度 并不断进行计算 振幅由小到大 上升变化率最大时刻对应压力指数为收缩压 当振动幅度过最大点开始下降 下降变化率最大时刻对应的压力指数为舒张压 平均压则为振动幅度最大时的压力指数或为 2 舒张压 收缩压 3 平均压 MP 舒张压 1 3 收缩压 舒张压 收缩压 SP 平均压 0 55舒张压 DP 平均压 0 85 2 影响无创血压测量的因素袖带尺寸 袖带过窄会导致血压读数过高 相反 袖带过宽会导致血压读数过低 袖带放置 袖带应该放置在上臂与心脏同一水平线的位置已得到真正的零读数 袖带太松会导致血压读数过高 人为因素 由颤抖 冲击或其他有节奏的或外部的压力导致的误差 5 有创血压 1 测量原理先将导管通过穿刺 植入被测部位的血管内 导管的体外端口直接与压力传感器连接 在导管内注入生理盐水 由于流体具有压力传递作用 血管内压力将通过导管内的液体被传递到外部的压力传感器上 从而可获得血管内压力变化的动态波形 通过特定的计算方法 可获得收缩压 舒张压和平均压 2 影响有创血压测量的因素压力传感器 压力线以及病人导管的正确连接 在较低点的收缩压读数通常比较高点的读数要高 从斜靠体位到站立体位的改变会使收缩压轻微下降 舒张压轻微升高 病人和压力传感器的位置都会影响血压测量 在正常测量时 传感器通常置于与心脏同一水平的位置 第四肋间以及腋中线 称为静脉静力学轴 将系统调零以补偿静力及大气压的影响 6 血氧饱和度血氧饱和度是血液中 被氧结合的氧合血红蛋白 HbO2 的容量占全部可结合的血红蛋白 Hb 容量的百分比 即血液中血氧的浓度 是呼吸循环的重要生理参数 1 测量原理血氧饱和度一般是通过测量人体指尖 耳垂等毛细血管脉动期间对透过光线吸收率的变化计算而得的 血氧饱和度探头是一个光感受器 内置一个双波长发光二极管和一个光电二极管 发光二极管交替发射波长660nm的红光和940nm的近红外光 还原血红蛋白 HB 的吸光度随SPO2不同而改变 在660nm附近表现最为显著 在940nm附近则产生与660nm方向相反的变化 在波长940nm的红外区域 氧合血红蛋白 HBO2 的吸收系数比HB大 发光管和光电管位于手指或耳的两侧 入射光经过手指或耳廓 被血液及组织部分吸收 这些被吸收的光强度除搏动性动脉血的光吸收因动脉压力波的变化而变化外 其它组织成分吸收的光强度 DC 都不会随时间改变 并保持相对稳定 而搏动性产生的光路增大和HBO2增多使光吸收增加 形成光吸收波 AC 光电感应器测得搏动时光强较小 两次搏动间光强较大 减少值即搏动性动脉血所吸收的光强度 这样可计算出两个波长的光吸收比率 R R AC660 DC660 AC940 DC940 R与SPO2呈负相关 根据正常志愿者数据建立起的标准曲线换算可得病人血氧饱和度 2 影响因素不正确的位置可能导致不正确的结果 测量需要脉动 当脉动降低到一定极限 就无法进行测量 光线干扰会影响测量的精度 人为的移动也可能干扰测量的精度 7 呼吸末二氧化碳CO2监测呼气末二氧化碳浓度 FETCO2 或分压 PETCO2 不仅可监测通气而且能反映肺血流 具有无创及连续监测的优点 从而减少血气分析的次数 1 测量原理因CO2能吸收4 3 M红外线 用红外线透照测试气样后 光电换能元件能探测到红外线的衰减程度 所获取信号与参比气信号比较 经电子系统放大处理后就能用数字和图形显示CO2浓度 2 影响因素病人呼吸的温度 病人呼吸过程中水蒸汽的含量 测量点的大气压 其他气体 最显著的是空气中的N2O和O2 8 体温一般监护仪提供一道体温 功能高档的仪器可提供双道体温 体温探头的类型也分为体表探头和体腔探头 分别用来监护体表和腔内体温 监护仪中的体温测量一般都采用负温度系数的热敏电阻作为温度传感器 检测电路的输入端采用电平衡桥 随着体温的不同变化 电平衡桥失去平衡 平衡桥的输出端就有电压输出 根据平衡桥输出电压的高低 即可换算出温度指数 从而实现体温的检测 2 影响因素刻度的频率和准确性 适当的参考标准用来对体温计进行校准 测量的解剖部位的选择 环境因素 病人的活动和移动 9 心输出量输出量是心脏每分钟射出的血量 它的测定是通过某一方式将一定量的指示剂注射到血液中 经过在血液中的扩散 测定指示剂的变化来计算心输出量的 监护中 常用Fick法和热稀释法 1 Fick法在开放血液循环中 以氧作为指示剂 由于肺毛细管与肺泡之间的氧交换量与肺血流量成正比 因此可以通过测量肺动脉和肺静脉的氧浓度测量心输出量 2 热稀释法热稀释采用冷生理盐水作为指示剂 具有热敏电阻的Swan Ganz漂浮导管作为心导管 热敏电阻置于肺动脉 向右心房注入冷生理盐水 3 影响因素生理条件 心率和心律的变化 心脏畸形以及病人的焦虑或移动都会造成测量的错误 导管条件 损坏或者位置不正确的导管 过早的对气囊充气会导致测量的错误 注射因素 不准确的时间 体积 溶液温度以及不正确的导管端口的使用也会造成测量的误差 10 脉搏脉搏的测量有几种方法 一是从心电信号中提取 二是从测量血压时压力传感器测到的波动来计算脉率 三是光电容积法 1 光电容积法测量原理传感器由光源和光电变换器两部分组成 它夹在病人指尖或耳廓上 光源选择对动脉血中氧合血红蛋白有选择性的一定波长的光 这束光透过人体外周血管 当动脉搏动充血容积变化时 改变了这束光的透光率 由光电变换器接收经组织透射或反射的光 转变为电信号送放大器放大和输出 由此反映动脉血管的容积变化 脉搏是随心脏的搏动而周期性变化的信号 动脉血管容积也周期性地变化 光电变换器的电信号变化周期就是脉搏率 HPM1205AViridia26 24系列多参数监护仪 一 功能1 Viridia24监护仪主机配有单色显示器 Viridia24C 24CT 26C 26CT监护仪主机配有彩色显示器 最多能显示4个波形 2 Viridia26 24有两种支架选配件供用户选择 分别是8槽和6槽支架 3 模块ECG模块ECG RESP模块压力模块带模拟压力输出的模块成人NBP模块通用NBP模块心输出量模块旁流CO2模块CO2模块tcpO2 tcpCO2模块SpO2模块血气模块体温模块网络连接模块热阵记录器模块麻醉气体模块 4 网络连接功能 SDN网络连接器 5 病人数据管理 能够连续存储24小时的病人相关参数信息 6 安装有ST段分析软件7 安装oxyCRG显示软件 显示瞬时心率 压缩呼吸率和氧化参数趋势波形 8 模块简单转换9 报警10 麻醉气体监护11 药物计算 二 主要模块1 ECG模块 M1001A B 三通道的心电图测量模块 设计用于重症护理环境下成人 新生儿以及儿童的检测 不但能够检测三道连续实时的病人ECG波形 还能够产生平均心率 1 组成输入保护电路和ESU滤波器导联选择开关右腿驱动电路高通和低通滤波器测试信号起搏脉冲检测 2 特征 波形大小可以自动或手动的调节QRS复合波检测可以通过自动或手动方式进行起搏 非起搏方式ST段分析安全 隔离 塑料封装 2 ECG RESP模块 M1002A 三通道心电图和呼吸测量模块 设计用于ICU环境中的成人 新生儿以及儿童 该模块具有与M1001A相同的心电图测量功能 增加了呼吸图功能 记录心脏和呼吸肌电活动的实时连续的波形 还能够产生从ECG信号或远程心律不齐分析计算机得到的平均心率 HR 的数值 以及呼吸率 RR 的数值 1 组成输入保护电路和ESU滤波器测量电桥同步解调器阻抗减法器和D A转换器 2 原理 3 无创血压NBP模块M1008A和M1008B模块是HP病人监护设备用来测量无创血压的模块 M1008A模块设计用于手术室和ICU环境中成人或儿童的NBP测量 M1008B模块设计用于手术室和ICU环境中成人 儿童 新生儿的NBP测量 M1008A和M1008B模块不能同时用于一台病人监护设备 这些模块能够得到收缩压 舒张压以及平均压的数值 不能得到血压的波形 手动 对每一个要求 对收缩压 舒张压以及平均压中的一个进行测量 自动 在用户设定的时间间隔内对以上三种血压进行重复测量 Stat 三种血压的测量迅速完成 经过五分钟的间隔后重复进行 这种方法采用了更快的测量过程 但结果精度不高 1 组成 压力泵根据采用的方法一次或重复地对袖带充气至预设值 压力传感器测量袖带和动脉的压力 过压安全系统到达给定的压力值或时间阈时触发报警 并将袖带放气 带通滤波器从袖带压力信号中提取动脉压力振荡信号 放气系统按设定的步长自动对袖带进行放气 2 原理 A 病人的血压信号通过袖带中的压力传感器检测 这个压力传感器通过一根管子连接到NBP模块上 袖带由泵及放气系统控制进行充气和放气 袖带充气 在初次对袖带进行充气时 袖带由压力泵充气到一个设定的压力值 这个压力值由测量模式决定 随后袖带由压力泵充气到比病人收缩压高的一个压力值 当袖带压力比收缩压高时 动脉阻塞 压力传感器仅仅能检测到袖带压力 袖带放气 袖带压力通过放气系统以8mmHg的阶梯自动放气直至动脉部分阻塞 在这一点 由于袖带压力逐渐减小 开始并持续进行动脉压力振动的检测与处理 B 检测 动脉压力振动信号检测到以后 在模块电路中它们被叠加到袖带压力 然后通过带通滤波器提取出来动脉压信号以后送到微处理器进行测量 C 测量 随着袖带放气 振动的幅度作为袖带压力的函数逐渐增加直至达到平均动脉压 当袖带压力低于平均动脉压以后 振动的幅度开始降低 收缩压和舒张压使用外推法下从振动信号中推导出来 得到的是经验值 4 心输出量 C O 模块M1012C O 模块是心输出量测量单元 设计用于ICU或手术室中的成年病人 采用的测量方法是热稀释法 C O 模块能够得到热稀释法曲线以及心输出量 心脏指数 血液温度 注射指示剂温度的数值 1 血液通道 导管末梢的温度传感器Tblood连接到一个参考开关阵列与参考电阻持续进行比较 对测量进行连续定标 通过参考电阻和传感器电阻持续产生的电压在输入低通滤波器之前进行放大 经过滤波的信号通过多路复用器进入A D转换 2 指示剂通道 径流或冷却室探头温度传感器Tinjectate连接到自身电路上的一个分离的参考开关阵列 该阵列将信号与血液电路上相同参考电阻进行比较 输出经过放大 滤波 然后与血液温度信号进行复用后再转换成数字信号送往微处理器 3 首先对血液温度进行补偿然后进行D A转换得到心输出量测量 差分信号通过高增益可变放大器进行放大 这样能够提高热稀释曲线的灵敏度 5 动脉血氧饱和度和体积描记 SpO2 PLETH 模块M1020ASpO2 PLETH模块是脉动 动脉血氧饱和度以及体积描记测量单元 模块能够产生动脉血氧饱和度和脉动率的数值以及实时的体积描记波形 还能为脉动动脉血流提供灌注指示剂的体积 1 组成输入保护电路 保护模块不受除颤脉冲的破坏电流 电压转换器 转换光敏二极管的电流 并滤除ESU干扰 环境光线抑制电路 消除信号中的环境光干扰 越限检测器 检测由于较强的环境光及较高的LED电流引起的过载电压 暗光消除器 消除红光和红外光电压中的暗光电压 A D变换器 将信号转换为数字信号以便于处理 2 原理光线发射 传感器中的两个发光二极管LED产生红光和红外光穿过灌注良好的手指或脚趾毛细血管床 一个光电二极管正对着发光二极管用于检测穿过组织的光线的数量 并产生一个电流表示检测到的每一个波长的光线强度 这个电流由一个直流部分和一个小的交流信号调制组成 直流信号代表周围环境光线 交流信号来自于脉动的血流 电流通过输入保护网络以后转换成电压信号 超范围检测 检测由于周围环境光线的电流太大引起的超负荷的输入电压 还能够检测传感器光源超负荷引起的脉动信号 环境光抑制 环境光通过高通滤波器消除 较暗的光代表环境光电流从红光中消除 信号处理 微处理器能够从数字信号中获取血氧饱和度的值以及体积描记的波形图进行显示 如果有相应的配置还能够得到PLETH信号的值 6 体温 TEMP 模块体温模块是体温测量参数单元 设计用于ICU或手术室中的成人 儿童及新生儿 体温模块能够得到体温的摄氏度数值 能够为不同测量点的体温读数选择不同的标签 1 组成参考开关矩阵 使用参考电阻对测量进行校准 差分放大器 放大参考开关矩阵输出的信号 双积分A D变换器 将温度信号和热敏电阻校准信号数字化 2 原理信号流程如下 体温探头的热敏电阻连接到参考开关矩阵 参考开关矩阵将参考电阻的输入信号持续进行比较 对测量进行持续的校准 产生的电压经过参考电阻和探头电阻进行放大 滤波和数字化 持续的校准 线性化 控制和温度的转换由软件控制 7 有创血压模块 M1006A 有创血压测量模块设计用于CCU环境中的成人 儿童及新生儿 能够得到实时波形 脉博率以及收缩压 舒张压 平均血压值的数值 1 组成输入保护电路 保护模块不受外部信号的破坏如除颤信号和电外科器械的信号 输入放大器 将信号送入微控制器之前对其进行放大 解调器 将放大器载波信号送入低通滤波器之前对其进行解调 零 校准测试 补偿输入压力的偏移 偏移补偿信号由D A转换器产生 D A转换器还可以产生用于记录器校准的阶梯信号 CAL2 以及测试信号 2 原理通过从传感器连接到病人导管的输入接头将病人身上的幅度调制信号接收进来 然后信号要通过输入保护网络以滤除外部的信号 这个网络提供了除颤脉冲保护功能 然后这个信号和零补偿信号一起从输入保护网络送到输入放大器 从输入保护网络接收信号 传感器的灵敏度由40mV 5mV传感器灵敏度电路进行校正 然后传送到微控制器 输入放大器对于40mV或5mV灵敏度的增益由微控制器设定 放大器载波信号在输入到低通滤波器之前进行同步解调 然后滤波器由可变放大器进行优化 最后送到A D转换器转换为数字信号 为了补偿输入压力的偏移 由传感器处的静力或大气压引起 A D转换器产生一个偏移补偿信号 偏移值存储在EEPROM中 A D转换器还能够产生定标阶梯信号用于记录器校准和测试信号 校准信号和测试信号都是应用户要求产生的 然后信号通过病人隔离器传送支架接口最后送入接收支架 1 组成输入保护电路 保护模块不受外部信号的破坏如除颤信号和电外科器械的信号 输入放大器 将信号送入微控制器之前对其进行放大 模拟输出插口 这个1 4英寸的电话插口包含三个终端 尖端 环和套轴 尖端提供模拟的压力输出信号 环和套轴接到模拟地 解调器 将放大器载波信号送入低通滤波器之前对其进行解调 2 原理通过从传感器连接到病人导管的输入接头将病人身上的幅度调制信号接收进来 然后信号要通过输入保护网络以滤除外部的信号 这个网络提供了除颤脉冲保护功能 然后这个信号和零补偿信号一起从输入保护网络送到输入放大器 从输入保护网络接收信号 传感器的灵敏度由5mV传感器灵敏度电路进行校正 然后传送到微控制器 输入放大器对于5mV灵敏度的增益由微控制器设定 放大器载波信号在输入到低通滤波器之前进行同步解调 然后滤波器由可变放大器进行优化 最后送到A D转换器转换为数字信号 为了补偿输入压力的偏移 由传感器处的静力或大气压引起 A D转换器产生一个偏移补偿信号 偏移值存储在EEPROM中 A D转换器还能够产生定标阶梯信号用于记录器校准和测试信号 然后信号通过病人隔离器传送支架接口最后送入接收支架 8 有创血压模块 M1006A 选件 C01 设计用于CCU环境中的成人 儿童及新生儿 能够得到实时血压波形 脉博率以及收缩压 舒张压 平均血压值的数值 模块提供一个模拟的压力输出信号用于动脉内球囊泵 LABP 9 有创血压模块 M1006B 设计用于CCU环境下成人 儿童及新生儿 具有与M1006A相同的功能 除了没有40mV V mmHg灵敏度 能够得到实时波形 脉博率以及收缩压 舒张压 平均血压值的数值 1 组成输入保护电路 保护模块不受外部信号的破坏如除颤信号和电外科器械的信号 A D转换器 对输入信号进行放大 滤波及数字化 微控制器单元 设置所有的控制信息 通过从传感器连接到病人导管的输入接头将病人身上的幅度调制信号接收进来 然后信号要通过输入保护网络以滤除外部的信号 这个网络提供了除颤脉冲保护功能 然后这个信号和零补偿信号一起从输入保护网络送到输入放大器 从输入保护网络接收信号 A D转换器对输入信号进行放大 滤波以及数字化然后送到微控制器单元 微控制器设置A D转换器需要的所有信息并接受转换器的数据 一个EEPROM存储正确设置转换器需要的信息 微控制器的定时通过时钟振荡器校准 然后信号通过病人隔离器传送支架接口最后送入接收支架 10 CO2呼吸气体测量模块 M1016A 该模块是二氧化碳测量单元 设计用于CCU环境中的成人 儿童及新生儿 能够得到实时的CO2波形以及ETCO2 AWRR IMCO2的数值 1 组成微处理器 控制模块全部功能 加热器控制 保持传感器的温度 电机控制 负责以40转 分的速度旋转过滤器轮子 红外检测器信号传递 放大红外检测器输出的信号并传输至一个双积分的A D变换器 EEPROM 电源关闭以后存储模块的校准常数 允许将模块与传感器一起运输而无需校准 电源 产生模块需要的所有电源电压以及红外检测器需要的高压 计算机模块输出的 60V电压用于产生模块所需的电压信号 2 原理微处理器是CO2模块功能的总体控制 同时还承担以下任务 通过光耦合器与计算机模块上的支架接口卡进行串行通信 校准常数的计算 CO2波形原始数据的计算 数据通过内部的数据总线从微处理器传递到模块的其他部分 传感器的温度保持在大约33 C以防止冷凝并抵消由于温度变化引起的误差 传感器中的温度传感器输出的信号被放大以后送到A D变换 然后微处理器相应的调整电机驱动电路的输出 微处理器从电机驱动电路得到测量的时间 红外线探测器输出的信号被放大以后送入一个双积分的A D转换器 这个转换器由微处理器通过计数器进行控制 转换过程在预先确定的时间开始 并与电机转动同步进行 产生 零 采样 以及 参考 信号作为CO2算法的输入值 自动调零信号由电机相位比较器产生 控制红外线探测器的偏差调整 AZ信号产生与否由微处理器控制 11 旁流CO2模块 M1015A M1015A旁流CO2模块与M1016ACO2模块同时使用为长期插管的病人提供测量CO2的方法 重量超过7kg 模块的使用意味着长安其不直接置于病人呼吸电路上 能够得到实时的CO2波形 以及ETCO2 AWRR IMCO2的数值 在校准过程中 还能得到瞬时CO2的值 1 组成微处理器 控制所有的计算以及与CMS功能盒的通信 EEPROM 是微处理器的外围设备 用于存储校准常数 错误代码 泵驱动数据 电源 浮地电源产生必需的电压保证接地电路与浮地电路之间的隔离 气流通道 控制压力传感器的偏移补偿 压力通道 无偏移调整时使用 泵驱动和阀 泵驱动器和阀由脉宽调节信号驱动 温度传感器 用于补偿半导体和压力驱动 多路复用器和A D转换器 多路复用器测量地信号 2 5V参考电压以及5V电源电压 所有电压由复用器开关接入A D转换器 2 原理微处理器总体控制所有计算及与CMS功能盒通信 微处理器具有以下功能 通过光耦合器与计算机模块上的支架接口卡进行串行通信 从差分压力传感器获得数据 控制泵驱动和阀 流程控制算法 数据通过内部的数据总线从微处理器传到模块其他部分 气流通道由一个差分压力传感器和一个可变增益放大器组成 气流通道控制压力传感器的偏移补偿 压力通道无需偏移调整 泵驱动和阀由一个脉宽调制信号驱动 两种驱动都包含一个比较器和一个电平开关以及一个功率MOSFET 12 经皮气体模块 M1018A M1018A是经皮测量氧气和二氧化碳局部压力的测量单元 能够产生局部氧分压和局部二氧化碳分压的图形和数字形式的趋势信息 1 校准算法加热检查 测试传感器的温度 在正常条件下 传感器的温度在两分钟内升至设定的温度 测试过程最多允许在3分钟内将传感器加热至设定的温度 范围检查 这个过程检查tcpO2和tcpCO2信号 如果它们超出范围1分钟 监护仪将取消校准 显示校准失败的信息 稳定性检查 这个过程检查电极的稳定性 范围检查成功完成后启动稳定性检查 如果传感器信号每分钟波动小于1 时 校准过程完成 这个检查过程最长不超过15分钟 tcpCO2后校准检查 这个检查确保将传感器从校准室拿走以后 传感器的二氧化碳成份能够与CO2水平的变化相对应 如果将传感器从校准室拿走10秒钟以后信号不变 则显示tcpO2 tcpCO2 transducer或CalUnitMalf信息 2 组成微处理器 控制模块全部功能 加热器 加热传感器增强气体的扩散 极化电压 产生680mV极化电压通过O2放大器用于O2传感器 极化电压由微处理器监视 继电器 用测试信号代替传感器输出的原始信号 测试信号用于测试O2 CO2的两个模拟信号通路 鉴别器 鉴别器电路用于确认使用的传感器 tcpO2传感器 tcpCO2传感器还是HP组合的传感器 多路复用器 收集模拟信号并插入间隔信号 然后送入A D转换器 EEPROM 存储模块校准常数及其他数据 校准室 确认传感器是否置于校准室或实际用于病人 电源 内部电源提供模块所需的所有电源 这些电源由计算机模块的 60V电源产生 3 原理微处理器控制模块整体的功能以及传感器 安全任务 应用软件 如校准 值的计算 另外 微处理器还执行下列功能 通过光耦合器与计算机模块上的支架接口卡进行串行通信 校准常数的计算 tcpO2 tcpCO2数值的计算 传感器温度控制 加热器控制 加传感器加热并使其保持恒定的温度 促进气体从血液皮肤表面的扩散 传感器温度由两个独立的传感器同时测量 加热电流控制器为加热器提供电源 而加热电流控制器受微处理器控制 微处理器从测量的传感器温度得到控制信号 当异常情况发生时 可以使用安全开关关闭加热器 安全开关由微处理器和温度比较器控制 测试电路对开关和电流控制器进行持续的自检 继电器将CO2信号送入输入放大器 对信号进行放大 然后传送到多路复用器 继电器直接将O2信号送入多路复用器 校准室 校准室电路确定传感器是否置于模块上的校准室 或者实际安装在病人身上 当传感器放置在校准室超过30分钟 启动备用模式 例如当关闭加热器以减小传感器脱水 因此能够延长膜之间的时间 当传感器置于校准室时 tcpO2 tcpCO2限制警报自动停止 13 血液分析模块 M1022A 血液分析模块采用了i STAT 公司的血液分析技术 模块使用i STAT 公司的一次性和重复使用的cartridges进行全血中特定分析物的测定 1 测量项目二氧化碳分压pCO2氧分压pO2pH葡萄糖Glucose钠Sodium钾Potassium氯化物Chloride离子钙IonizedCalcium血液尿素氮或尿素BUNorUrea血球容积HematocritHCO3碱过量Baseexcess BE 氧饱和度OxygenSaturation sO2 阴离子间隙AnionGap血红蛋白Hemoglobin Hb 总二氧化碳量TotalCarbonDioxide TCO2 2 组成机械系统 一个直流电机驱动所有的机械系统部件 传感器接口 随传感器送来的信号进行放大以便于主电路进行进一步处理 3 原理来自Cartridge上的传感器的信号通过模块内部的连接器从传导衬垫传递到传感器接口电路 这些电路将信号进行放大以便于主电路对其进行进一步处理 A D转换器将所有的模拟信号转换成为数字信号以便于微处理器能够处理这些信号 一个模拟信号复用器使微处理器能够测量八种不同类型的信号 微处理器控制系统管理模块所有的功能 它能够访问三种存储器设备 FLASH EPROM存储模块中的软件 RAM用于工作工程中测得传感器信号的临时存储以及测试记录的存储 另一个EEPROM存储厂家校准信息 仪器串行号以及累计使用的次数 EEPROMS都不依靠锂电池保存信息 模块产生两种信号并应用到传感器 A D转换器产生一个电压信号用于电流传感器 交流电导电路产生交流刺激信号用于电导传感器 D A转换器为电机驱动电路提供电压 一个直流电极驱动所有的机械组件 一个连接传动装置将模块内部的连接器与cartridge上的传导膜连接在一起 14 记录器模块 M1116A 记录器模块为Viridia病人监护仪家族包括Viridia26 24系列提供热阵记录功能 与M1116B记录模块相似 M1116A最多能够写3个重叠的波形和三行注释信息 M1116A提供8个记录速度 M1116B提供10个记录速度 1 组成DC DC转换器为数字电路和打印装置提供电源 电机控制电路控制记录纸驱动电机 I O微控制器管理模块的I O操作 打印微控制器管理打印速度和对比度 RAM存储数据 这些数据由微控制器访问 走纸电机驱动记录纸通过打印机 热敏打印头为记录器提供打印装置 1 原理电源板 来自监护仪的电源和数据通过电源板进入记录模块 DC DC转换器将前端支架的60V直流电压转换成为 5V直流电压供数字电路使用 转换成为 15V直流电压供电机驱动和打印头使用 数据信号通过红外线隔离器进行噪声抑制 数字板 信号通过I O微控制器内置的串行数据端口进入数字板 监护仪与记录模块之间的串行数据连接在两个分离的线上通过异步操作进行 提供500KB波特率的全双工通信 I O微控制器解释监护仪的消息 通过电源板返回确认消息和状态消息 I O微控制器将波形和注释信息翻译成行和列的格式 然后将数据送入一个代表着打印点阵的矩阵中去 将这个矩阵写入双端RAM RAM保持循环的方式 以便于当一行点阵送入打印头以后存储器能够进行重载 电机和打印格式微控制器通过内置的串行通信端口以2毫秒的时间间隔将每行点阵送到热敏打印头 并以3MHz的时钟率直接重载打印头移位寄存器 记录机械装置 本单元包括热敏打印头和走纸电机 这两部分都接收数字板上的电机和打印格式微控制器产生的信号 打印头装置有一行384个加热元素 方向与走纸方向垂直 还包括有一个384阶的移位寄存器 作为要打印的一行点阵的数据保持缓存器 每一个加热元素都有自己的驱动电路 当从电机和打印格式微控制器接收一行数据以后 移位寄存器载入 当各自的加热元素打开以后点阵被打印出来 打印浓度由加到每一个点的选通脉冲宽度及打印头温度控制 走纸电机的信号通过电源板上的电机控制电路传递 这些电路调整走纸速度 可变的功耗 在频率响应测试时 或者当记录的波形表现出快速的垂直变化时 记录模块能够通过减小热阵加热的强度降低功耗 当发生这些情况时 在记录模块的输出条上出现的是以简要的间隔打印的浓度较轻的波形段 15 记录模块 M1116B M1116B记录器模块为Viridia病人监护仪家族包括Viridia26 24系列提供热阵记录功能 与M1116A记录模块相似 M1116B最多能够写3个重叠的波形和三行注释信息 M1116B能够提供M1116A不具备的几项额外功能 它具有10种记录速度 比M1116A多两种 还能够提供oxygen cardiorespirogram记录功能 1 组成 原理与M1116A基本相同 16 数据传输模块 M1235A M1235A为HPViridia病人监护仪家族提供数据传输功能 它设计用于在CCU环境中的监护仪之间传输病人的重要指标和统计数据 当没有插入监护仪时 模块能够将病人信息保持一小时或更长时间 1 组成电源为数字电路和LED提供电源 微控制器管理模块的工作 内存存储数据和指令 备用电源主电源无效时提供1小时或更长的电源供应 实时时钟在数据传输过程中记录模块从监护仪上拆下以后的时间 2 原理电源 电源电路接收来自于前端连接的60V 78KHz的电源 产生未调整的5V和12V电压 5V调整以后给数字电路提供电源 12V未调整的电压驱动LED 数据传输模块的地线对于电源和数字电路是相同的 微控制器 37702微控制器管理数据传输模块的工作 它具有16MB的地址范围 多个可配置的I O端口 以及两个UART端口用于同步或异步模式 存储器 数据传输模块包括256KB的RAM和128KB的ROM 备用电源供电 数字电路使用0 1F的超大电容为RAM和RTC提供备用电源 当主电源无法使用如电源断电 监护仪关闭或为了传输数据将模块从监护仪上拆下时启动备用电源供电 实时时钟 RTC记录为了传输数据将模块从监护仪上拆下的时间 三 Viridia26 24系列多参数监护仪工作原理1 框图 1 Viridia24型监护仪系统框图 2 Viridia26C 24C型监护仪系统框图 3 Viridia26CT 24CT型监护仪系统框图 2 组成 1 内部电源 负责为Viridia26 24系列工作提供需要的所有电压 2 系统板 负责执行监护仪所有的处理功能 3 ViridiaModel24型监护仪有一个LCD适配器板 用于驱动显示 4 ViridiaModel26C 26CT 24C 24CT型监护仪有一块由三块板组成的集成部件 包括LCD适配器板 DSPC板以及CDCI板 5 前面板键盘区 6 平板式显示器 7 服务端口插座 8 6槽或8槽支架 3 电源电路 表5 4Viridia24 26C 24C电源输出 1 AC DC转换器AC DC转换器将交流电 90 250VAC 48 66Hz 转换成为一个安全 隔离的直流输出 输入的交流电压直接整流产生一个高压直流电压 100 350VDC 直流电压送入高频开关连接器 产生一个安全 隔离的18VDC为电池充电器及DC DC转换器供电 2 电池充电电路电池充电电路包括两个相同的充电电路 通过四个不同的状态控制对两个密封的铅酸电池充电 状态1 充电器电路接收AC DC转换器输出的18V直流电压 当电源开关复位或25 C时电池电压降低到12 33V 开始充电状态1 状态2 当电池电压达到14 7V时充电电路进入第二个状态 在这个点 电压放大器将电池电压控制在这个值而充电电流将下降 当充电电流降低到42mA时 充电电路进入状态3 状态3 4 在第三个状态 电池电压稳定在13 7V持续4 5小时 另外 状态水平控制线为高电平 这降低了稳压点 还能够使FLT1 FLT2 信号变成低电平 当FLT1和FLT2为低电平时 LEDCRGD变为低电平 打开前面板上的BATTERYCHARGEDLED指示灯 FLT1 FLT2 的低电平还能使状态3的定时器开始工作 大约5小时以后 定时器电路使状态3结束 当状态3结束以后进入状态4 如果25 C时电池电压降低到12 33V 或者交流线拔掉重新插入以后 充电器重新进入状态1 3 DC DC电路根据工作模式 DC DC转换器从铅酸电池或AC DC电源接收输入信号 转换器提供以下三种输出 60VDC 为前端支架和参数模块提供电源 12VDC 通用的模拟电源 VDD 通用的逻辑电源 标称值为 5V 4 电源逻辑 CPU接口电源逻辑 CPU接口电路由三个电路组成 将DC DC转换器及电池的状态传递给系统PCB 这三个电路是 电源失效 复位 电池检测以及电池电压A D转换器 如果电源断电 电源失效 复位电路通过PSRESET信号警告系统PCB DC DC转换将在2ms后停止 电池检测电路确认是否安装电池 如果安装有电池 则电路发送一个低电平的BAT1PRES或BAT2PRES2信号给系统PCB 如果没有安装电池 BAT1PRES或BAT2PRES2信号为高电平 这些线上的逻辑高电平还药送到电池充电器 使相应的充电器停止工作 电池电压A D转换器将每个电池电压顺序的转换为一个7位字 系统PCB利用BAT1CONV和BAT2CONV信号选择对哪个电池进行采样 7位字BATSTAT 0 6 送到系统PCB以确定充电器状态并进行低电池电压检测 4 监护仪系统板 1 应用程序子系统应用程序子系统使用应用程序CPU与参数模块共同工作以处理生理信号 还处理系统核心的应用程序 应用程序子系统有自己专用的内存和一个MPB接口芯片 2 设备子系统设备子系统使用设备CPU完成所有不基于应用程序的任务 例如显示通信 参数模块和前面板的接口 EEPROM的控制以及实时时钟的读写 EEPROM用于系统配置信息的存储 3 前端接口子系统前端接口子系统包括一个前端接口CPU 允许设备子系统与安装在前端支架上的参数模块通信 设备子系统通过在应用程序CPU与前端接口CPU之间共享RAM空间来实现这个通信 两个CPU之间有两个物理的RAM共用 前端CPU使用轮询方案通过一个串行连接与选定的模块通信 前端CPU将适当格式的数据写入共享的RAM以便于设备CPU能够访问这些数据 4 通用子系统这个子系统为应用程序和设备子系统提供复位信号 电源失效中断 主时钟以及其它各种时钟 5 前面板键盘Viridia26 24系列的键盘提供了操作接口 系统板上的前面板接口电路扫描键盘区 控制LED指示 产生模拟波形驱动扬声器 前面板CPU完成电路的处理工作 6 显示器Viridia24型监护仪的液晶显示模块是一个640 480像素的全点阵单色图形显示单元 由LCD板 背光的荧光管以及LCD驱动行列电路组成 Viridia26C 26CT 24C 24CT型监护仪采用的平板式显示器是一个640 480像素的彩色图形显示单元 由平板显示器 背光的荧光管以及驱动行列电路组成 7 ViridiaModel24型监护仪的显示适配器板ViridiaModel24LCD适配器板提供 1 背光逆变器组件的定位 2 LCD接口 3 LCD偏压以及对比度 亮度电路的定位 4 关于平板型号及点距的编码数据 7 集成部件 1 一个LCD适配器板用于平板式显示器的接口 2 一个DSPC板用于显示控制 3 一个CDCI板用于系统板的接口 8 服务端口连接器系统板上的服务端口连接器排列在主机右边的盖子上 提供对可编程的设备及应用软件的访问 9 6槽支架 8槽支架6槽支架最多支持6个单宽度的参数模块 8槽支架最多支持8个单宽度参数模块 参数模块可以是单宽度的 也可以是双宽度的 对于外部连接有两个连接器 一个是顺流连接用于多支架配置和一个逆流连接 Viridia26 24系列不支持连接多个支架 四 HP监护仪网络工作原理HPViridia监护网络是一个局域网 用于在ViridiaCMS和Viridia26 24系列床边监护仪 中心站 记录器以及计算机系统之间共享病人生理参数及其它数据 监护网络从每个监护仪采集病人信息 然后使用专用的网络协议将采集到的病人信息数字化 并将这些信息以广播的方式发送到网络中其它的监护仪和系统 监护网络在不需要用户干涉的情况下完成病人信息的采集和广播发送工作 从广播的病人信息 护理人员能够显示和接收通过网络中的ViridiaCMS或Viridia26 24系列监护仪检测的任何一个病人的信息和发出的自动警报 1 HPViridia监护网络的组件 1 HP护理集线器 SCC SCC是串行分布式网络的核心部件 功能 建立监护网络通信的物理连接 建立监护网络的数据轮询周期 控制数据拘留 定时 同步以及数据在网络上的分配 完成一些基本的容错检查程序以保证监护网络通信的可靠性 通过一些自诊断程序进行错误检查 故障检查和维修 2 HPViridia监护网络 SDN 接口电路监护网络接口电路是HPViridia监护网络与ViridiaCMS和Viridia26 24系列监护仪主微处理器之间的一个智能接口 这个接口通过HPViridia监护网络向其它系统发送或从其它系统接收信息 3 墙盒和面板 4 分支电缆分支电缆是永久安装的电缆