监护仪电路工作原理.ppt

1、监护仪电路工作原理通用电气（中国）有限公司医疗系统集团 维修部2002年12月,13-Aug-20,2,监护仪是医院的不可缺少的重要设备，通过24小时对各种生理参数的监测及分析，在病人的生理机能参数超出某一数值时发出警报，提醒医护人员或病人家属进行抢救的一种监护系统，是医护人员诊断和治疗及创救的重要参考指标。,概述,13-Aug-20,3,手术后护理和放射治疗过程中，监护仪的地位更是必不可少。监护仪技术正在不断发展和更新换代，可用于医院的多种病房，如手术病房，精神病房，冠心病房，儿科与婴儿护理病房，外伤护理病房，放射治疗机护理病房等 。,概述,13-Aug-20,4,与早期监护仪相比，现代监护

2、仪的监测功能已从心电监护扩展到血压、呼吸、脉搏、体温、血氧饱和度、心输出向量、pH值等多种生理参数的测量。信息输出的内容也从单一的波形显示转变为波形、数据、字符、图形相结合；既可实时、连续监测，又能冻结、记忆、回放；即可显示单次测量的数据和波形，又能进行特定时间段的趋势统计；尤其是随着计算机应用水平的提高，软、硬件的配合使用，建立在一定的数理模型基础上，现代监护仪对疾病的自动分析和诊断功能也在大大增强。,概述,13-Aug-20,5,此外，现代监护仪的报警系统的智能化程度也在进一步提高。在原有的根据所设定的报警界限进行声音、视觉报警的功能的基础上，它还具有自动指示报警项目、启动记录的功能。而且

3、，由于记忆功能的存在，报警启动的心电波形记录不仅包括了报警后的心电波形，也包括了报警前一时刻的心电波形，使产生报警的原因更完整地记录下来，从而具有了更高的参考价值。,概述,13-Aug-20,6,基本原理 监护仪功能各异， 其具体工作原理也不同，但一般都是通过传感器感应各种生理变化，然后放大器会把信息强化，再转换成电信息，这时数据分析软件就会对数据进行计算，分析和编辑，最后在显示屏中的各个功能模块显示出来，或根据需要记录，打印下来，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。,概述,13-Aug-20,7,硬件构成 *测量服务器（包括生理感受器（即传感器），信号

4、放大器，数据模拟处理，数据分析处理，数据输出接口等。） *数据分析及记录和警报系统 *抢救设备（除颤器等）,概述,13-Aug-20,8,分类I： (1)麻醉监测仪 主要用来监护癌症切除手术或其它外科手术过程中被麻醉病人的生理状况，随着外科手术的要求不断提高，麻醉监护仪技术也不断发展，方便手术操作的监护仪是研究的主要方向。 (2)肺功能监测仪 主要针对呼吸疾病患者，（肺癌晚期病人由于癌肿瘤在大支气管口生长，阻塞气道，常呈吸气性呼吸困难，严重时可出现喘鸣，有时可见呼吸动力学参数异常）通过对呼吸系统动力学参数的分析和处理（如流速和体积），监测病人的呼吸道阻塞情况。,概述,13-Aug-20,9,(

5、3)心电监测仪 主要用于有心脏系统疾病和手术中或手术后的监护和急救时使用。无论在手术过程还是手术后的监测和护理，心肌细胞去极和复极而产生的电信号变化是一种重要的参考指标，其表现形式为心电图，描记了心肌细胞电生理活动。而现代的心电监护仪不但有监测功能，还结合抢救设备，以备病人突然出现的危急情况和手术意外的发生。,概述,13-Aug-20,10,(4)脑电监测仪人体脑神经细胞活动时，会产生一系列的电生理反应，通过颅外导联电极接受颅脑电生理信号，然后连接入监测仪内以脑电图进行观察，是脑电监测仪的主要工作原理。,概述,13-Aug-20,11,分类II： （1）插件式：Solar8000M,Solar

6、9500,概述,13-Aug-20,12,概述,13-Aug-20,13,（2）一体式：DASH3000/4000 ；EAGLE3000/4000,概述,13-Aug-20,14,EAGLE4000监护仪外观,13-Aug-20,15,EAGLE4000监护仪外观,13-Aug-20,16,EAGLE4000监护仪工作框图,13-Aug-20,17,电源模块,电源管理模块位于机箱的后部，提供4路独立的DC电源，为其他模块提供工作电力。市电经过变压器降压后输入电源模块，在没有市电输入的情况下可以依靠监护仪随机携带的电池输入12VDC来维持本机的正常工作，并且在交流电提供的状态下对电池进行充电与维

7、护以及电池的管理工作。由于采用变压器降压工作，而且变压器与电源模块主板有完善的电气隔离措施，使监护仪的使用与维修更加安全可靠。模块提供的直流电源还可以由其他相应的模块控制开启与关闭，用来延长电池组的工作时间。,13-Aug-20,18,电源模块,主要功能电路： 电源开关控制电路 脉宽调制控制电路 二次稳压电路 电池冲电管理电路 市电/电池状态显示电路 开/关机控制电路,13-Aug-20,19,电源模块,13-Aug-20,20,数据采集模块,数据采集模块(DAS)实时采集病人的信号。 病人的生理活动以电信号的形式被电极片或传感器采集后进行放大、整形与数字滤波送入A/D转换器中将信号转换为数字

8、信号，之后送入中央数据处理板进行数据的分析与处理。数据采集板内部分为隔离区与非隔离区域， 隔离区的工作电源采用互耦变压器进行耦合，隔离区域与非隔离区域以及数据采集板与中央数据处理器板之间采用光电耦合器件进行隔离，确保病人的安全。,13-Aug-20,21,数据采集模块,主要功能电路： 隔离电源 病人数据采集接口 ECG除颤保护 信号预处理电路 A/D转换电路 DAS板微控制器 DAS板通信接口电路,13-Aug-20,22,数据采集模块,13-Aug-20,23,中央处理器模块,中央数据处理板是监护仪的核心，它主要进行病人的生理活动信号的处理与分析、监护仪的控制、人机界面、数据传输与通信和TF

9、T彩色LCD或者高亮度EL显示器的管理。将从数据采集通道将数字化后的病人生理活动得波形和Tram knob或中央台获得的病人信息显示在屏幕上。并且可以扩展输出到外接的显示器上，提供更加清晰的图像。,13-Aug-20,24,中央处理器模块, 主中央处理器电路 Motorola MC68332 32位位处理器 （19.968MHz内部时钟） 外部时钟采用31.2kHz石英晶体 采用EPLD作为总线控制器 外部看门狗电路 4兆位FLASH存储器 2兆位静态存储器 ASIC系统接口,13-Aug-20,25,中央处理器模块, 串行异步通信接口 以太网通信控制器 无创血压控制ASIC 实时时钟以及万年

10、历电路 人机接口电路 外部存储器接口,13-Aug-20,26,中央处理器模块, 视频处理电路 TI 公司生产的TMS34010图形加速协处理器（50 MHz 内部时钟） 视频控制LCA 图形处理器内存接口 图形处理器内存电路 波形显示存储器 文字显示存储器 显示驱动电路 外接显示器接口电路,13-Aug-20,27,中央处理器模块,13-Aug-20,28,EAGLE4000中央处理器采用了两块32比特的CISC的芯片，即内部事件处理器和外部事件处理器。另外在外部接口电路与中央处理器之间采用8k比特的双口RAM（CPM）作为通信缓冲器，以降低外部接口电路对中央处理器的干预。,中央处理器模块,

11、13-Aug-20,29,采用先进的ASIC电路与传统的组合逻辑电路相比提供了更高的可靠性， 提高了系统的集成度。 ASIC电路控制功能： 地址解码 周边外围电路的读写控制 智能电池控制与管理 屏幕显示逻辑控制 多功能I/O口控制 面板逻辑控制,中央处理器模块,13-Aug-20,30,中央处理器监控电路是监控中央处理器工作的正确性和中央处理器工作电压是否稳定在+5VDC。当工作电压低于设定的门限电压时或处理器工作不正常时候，监控电路向中央处理器输出大约140毫秒的低电平复位信号，中央处理器进入初始化过程。,中央处理器模块,13-Aug-20,31,监控原理：监控电路主要由计数器组成。中央处理

12、器在一定的时间内向监控电路发出清除计数器的信号，监控电路重新计数。如果在一定的时期内由于各种原因中央处理器没有输出清除信号，使监控电路计数器溢出则监控电路输出复位信号到中央处理器。,中央处理器模块,13-Aug-20,32,3V/0.5AH 锂离子电池用来保存两片RAM存储器当中病人有关信息，并且为实时时钟芯片（RTC）提供后备电源,中央处理器模块,13-Aug-20,33,实时时钟采用石英晶体作为振荡源，其精度为10小时误差1秒钟。采用I2C总线的通信方式。特点：精度高、减少中央处理器的工作负担、功耗低。,中央处理器模块,13-Aug-20,34,音频系统设计采用D/A转换器来模拟产生150

13、Hz和2800Hz频率的单音。通过放大器放大后送入一个16欧姆的扬声器当中。 用来响应危像、警告、信息等 不同事件的发生,中央处理器模块,13-Aug-20,35,中央处理器板上整合有一个PC卡控制器，该控制器采用II型68PIN的标准PC卡的插槽，兼容PCMCIA标准总线协议。厂家维修使用。,中央处理器模块,13-Aug-20,36,扩展外部设备接口用来支持用户在使用当中所使用的各种不同的外部设备，中央处理器的可以根据该接口的外部状态来识别用户所接的设备，如：以太网、异步通信口和AUX 口等,中央处理器模块,13-Aug-20,37,图形处理系统提供病人各种参数波形的实时、非实时显示，并且显

14、示系统工作的各种菜单、各类参数的数值等等。,中央处理器模块,13-Aug-20,38,中央处理器模块,13-Aug-20,39,EtCO2模块,可以将呼沫CO2监测模块板直接插入中央数据处理器模块板上的扩充槽中，并且由中央处理器直接控制。这个模块提供人机用户界面、信号采集与处理等一整套的CO2的监测功能。病人的CO2数据经过板上的处理器进行分析与处理后送入中央处理器模块将相关资料显示屏幕上或从如通信模块中。,13-Aug-20,40,EtCO2模块,主要电路： 信号/控制电路 模拟/数字转换电路 微处理器电路 总线控制EPLD电路,13-Aug-20,41,EtCO2模块,13-Aug-20,42,EtCO2模块,主流式的呼沫CO2的工作原理主要是利用CO2气体对不同频率的光线吸收能力不同而进行监测的。如上图所示，红外发射头发出频率大约为87Hz的红外线，红外线透射过要进行监测的气体流进入传感器的接收端。