关键字：便携式；多生命指征监护仪；医疗器械
前言：近年来我国医疗器械市场的年增长率始终维持在10%左右，医疗电子产业这一医疗器械产业最为重要组成部分也因此日渐活跃化，该领域近年来也因此实现了较为长足进步，而为了更好满足人们高层次医疗保健、日常监护需要，正是本文围绕便携式多生命指征监护仪系统结构设计开展具体研究的原因所在。
1.便携式多生命指征监护仪系统基本功能
台式多生命指征监护仪早已在我国医疗机构实现普及，但较大的体积、较低下的操作灵活性与智能性、较为昂贵的价格却使得台式多生命指征监护仪无法满足近年来家庭、社区等领域出现的生命指征监护新需求，因此本文研究的便携式多生命指征监护仪必须具备所有台式监护仪具备的功能，这样才能够真正满足病人心电、血压、呼吸、体温、脉搏、血氧饱和度共6项重要生命指征参数的实时智能监测需要。
考虑到便携式多生命指征监护仪的服务对象，笔者在设计中大幅提升了监护仪使用的便捷、友好、智能化程度，允许自行设置进行组合测量、固化常用生命指征参数测量模式均使得便携式多生命指征监护仪能够较好满足家庭、社区的实际需求。便携式多生命指征监护仪由十个功能模块组成，分别为心电监护模块、呼吸监护模块、血压监护模块、脉搏血氧监护模块、体温监护模块、组合监护模块、系统参数设置模块、数据通信模块、电源管理模块，由此可更深入了解本文研究内容[1]。
2.便携式多生命指征监护仪系统结构设计
2.1设计思路
考虑到便携式多生命指征监护仪的应用方向，笔者在系统结构设计中确定了微型化与低功耗、操作简便、较强的工作场合适应性、加固设计等思路，具体思路内容如下所示：（1）微型化与低功耗。全部采用低功耗器件设计，并设计了低功耗控制系统，保证了电池连续工作时间可达12h。（2）操作简便。为满足急救需要，尽量简化了便携式多生命指征监护仪操作流程，在“One Key One Touch”思想引导下，可通过热键轻松开展监测。（3）较强的工作场合适应性。采用了交流、直流、电池3种供电方式，可满足不间断监护需要并适用各种不同场合，供电方式切换时便携式多生命指征监护仪不会出现中断监护、丢失信息问题。（4）加固设计。为满足野外或恶劣条件适用需要，围绕电子元件、结构工艺、电磁兼容开展了加固设计[2]。
2.2总体结构设计
便携式多生命指征监护仪系统采用了“核心+模块”的设计思想，其核心为ARM微处理器，通过各个功能模块即可实现重要生命指征参数的实时采集与智能处理，设计采用了MCUC8051F、PSoC用于信号的模数转换。
2.3核心模块设计
鉴于篇幅限制，本文仅对便携式多生命指征监护仪系统核心模块设计进行详细介绍。
2.3.1心电监护模块
考虑到心血管疾病已成为威胁人类生命健康的主要疾病，心电监护模块必须具备连续监测病人心电图信号能力，这样才能够实时了解病人心脏状况，其直接关系着治疗和急救措施能否及时有效开展。考虑到心电信号具备幅度小、频率低、易受干扰特征，本文采用了如下心电监护模块设计：（1）微弱心电信号的信号调理。通过设计导联采集系统、右腿驱动电路、有源滤波电路、前置放大器、放大电路实现信号放大。（2）A/D转换。选择合适微处理器完成A/D转换，采样频率需达到200Hz以上，可确定心电信号采集流程，即：“屏蔽驱动、右腿驱动→心电导联信号→输入缓冲保护→威尔逊电阻网络→前者放大电路→滤波电路→放大电路→MCU→ARM”。（3）联线设计。采用6芯5导心电导联线，输送过程中的心电信号通过MCU处理即可在ARM支持下实现等待显示和传输。（4）电路设计。前端预处理电路、前置级电路、滤波电路均属于心电监护模块设计核心，图1为滤波电路设计示意图。
图 1 滤波电路设计示意图
2.3.2血压监护模块
作为反映人体循环系统机能的重要生理参数，血压指标能够较好服务于心血管疾病的治疗，而为了满足血压监护模块功能需求，笔者采用了阶梯式放气测量方式测量血压值，选用示波法中的幅度系数法测量对象血压，通过微处理器控制实现的袖带快速充气、放气，即可完成高质量的血压信号采集，血压监护的准确性和时效性能够由此更好得到保障。血压监护模块主要由压力传感器、气泵气阀控制电路、信号调理电路、定时电路组成，各组成设计如下所示：（1）压力传感器。采用NPC1210型硅压阻式低压压力传感器，并在其中设置可调精密电阻，该型号传感器具备的可互换性特点能够较好满足系统需要。（2）气泵气阀控制电路。选择OKEN SEIKO微型气泵，同时需要为其配备配套电磁阀。（3）信号调理电路。选用0.6截止频率的二阶有源低通滤波电路，同时应用高通滤波器滤除一同采样的脉搏信号。（4）定时电路。采用DS1307实时时钟芯片满足动态血压监测需要，其中芯片中需设置电源感应电路以完成电源切换功能。
结论：综上所述，便携式多生命指征监护仪系统具备较为广阔的应用空间。而在此基础上，本文涉及的总体结构、心电监护模块、血压监护模块等具体设计，则证明了研究的实践价值。因此，在相关领域的理论研究和实践探索中，本文内容能够发挥一定程度的参考作用。
参考文献：
[1]郭平,张焱,陈光志.便携式远程多参数监护仪的临床应用价值及准确性评估[J].实用心电学杂志,2016,25(03):153-158+164.
[2]陈涛.多参数监护仪计量检定规程设计[J].湖北农机化,2013(03):61-63.
论文作者:刘贵轮
论文发表刊物:《科技中国》2018年3期
论文发表时间:2018/8/6
标签：生命论文; 模块论文; 监护仪论文; 电路论文; 心电论文; 血压论文; 信号论文; 《科技中国》2018年3期论文;