多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備的模塊發(fā)展趨勢(shì)
許章閃 先生高級(jí)工程師,，深圳市金科威實(shí)業(yè)有限公司標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)部部門經(jīng)理。
關(guān)鍵詞：監(jiān)護(hù)設(shè)備 模塊
多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備模塊發(fā)展演變史
多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備的基本原理是通過(guò)多種檢測(cè)模塊采集人體電生理信息,，經(jīng)放大,、濾波，傳輸至單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理,，然后系統(tǒng)處理單元將結(jié)果顯示,、存儲(chǔ)、打印等,。目前國(guó)內(nèi)多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備主要分兩大類,，高端監(jiān)護(hù)設(shè)備和中低端監(jiān)護(hù)設(shè)備,，但無(wú)論高端監(jiān)護(hù)設(shè)備還是中低端監(jiān)護(hù)設(shè)備，它們的主要電氣結(jié)構(gòu)(以心電,、血壓,、脈搏、血氧飽和度,、體溫,、呼吸六參數(shù)為例，如圖1)發(fā)展至今幾乎沒有什么太大的變化,，從高低端上看存在的區(qū)別主要在于系統(tǒng)處理單元及各模塊處理單元的變化,，這些變化除了適應(yīng)中國(guó)高低端市場(chǎng)變化的需求外，同時(shí)也是為了適應(yīng)目前信息技術(shù)發(fā)展的需求,。
為了適應(yīng)中低端市場(chǎng)的需求,，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，國(guó)內(nèi)外有些企業(yè)將多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備的各參數(shù)模塊采用模塊集合的方式進(jìn)行開發(fā)和生產(chǎn),。這類多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的電氣結(jié)構(gòu)將會(huì)由圖1的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為圖2的結(jié)構(gòu),，它的優(yōu)點(diǎn)是成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、易于大批量生產(chǎn),，缺點(diǎn)是擴(kuò)展能力弱、模塊維護(hù)成本高,。
為了滿足高低端市場(chǎng)的需求,，同時(shí)又適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)有些企業(yè)仍然將多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備的各參數(shù)模塊采用分立模塊的方式進(jìn)行開發(fā)和生產(chǎn)也是一種必然的結(jié)果和趨勢(shì),，這類多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的電氣結(jié)構(gòu)和圖1沒有什么不同,，但主要區(qū)別在于它的系統(tǒng)處理單元采用了嵌入式工控計(jì)算機(jī)處理(PC/104)單元，它的優(yōu)點(diǎn)是具備信息處理,、分析和模塊擴(kuò)展能力,，并且軟件開發(fā)周期短，缺點(diǎn)是系統(tǒng)處理單元和模塊單元成本較高,。
多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備模塊的未來(lái)趨勢(shì)
結(jié)合高端監(jiān)護(hù)設(shè)備和中低端監(jiān)護(hù)設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn),，未來(lái)多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備在滿足現(xiàn)代信息發(fā)展的同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和低成本生產(chǎn)。按照這樣的思路,，可以認(rèn)為未來(lái)多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的結(jié)構(gòu)應(yīng)演變?yōu)閳D3的結(jié)構(gòu),，它將以信息處理及信息交換為核心(如有線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的建立),，同時(shí)可以直接控制和采集多參數(shù)病人信息,，在電氣方面各參數(shù)模塊將不再有數(shù)據(jù)處理和分析單元，這樣一來(lái)基本上就實(shí)現(xiàn)了中低端監(jiān)護(hù)設(shè)備低成本的要求，由于采用了嵌入式工控計(jì)算機(jī)處理(PC/104)單元,，因此高端監(jiān)護(hù)設(shè)備的全部?jī)?yōu)勢(shì)也將被保留下來(lái),。
PC/104模塊在多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀中的應(yīng)用
采用ARBOR嵌入式PC/104模塊作為控制核心的多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。ARBOR PC/104模塊作為多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的主控平臺(tái),，板上集成了嵌入式低功耗的處理器,、32MB SDRAM、CRT/LCD顯示控制,、10/100Mbps網(wǎng)絡(luò)接口,、IDE、CF/DOC接口,、4串1并,、2USB、鍵盤/鼠標(biāo)和醫(yī)療行業(yè)最通用的PC/104接口,，系統(tǒng)通過(guò)該接口擴(kuò)展的用戶板來(lái)完成心電,、血壓、血氧等傳感探測(cè)器的信號(hào)采集,，進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,，最后結(jié)果可由多種形式輸出。
采用ARBOR PC/104模塊產(chǎn)品,，可以得到ARBOR從硬件到操作系統(tǒng)的全面支持,，產(chǎn)品快速通過(guò)研發(fā)驗(yàn)證，并批量生產(chǎn)進(jìn)入市場(chǎng),。由于系統(tǒng)功耗極低,，無(wú)須風(fēng)扇散熱，內(nèi)存貼片以及電子盤的采用,，提升了整體的系統(tǒng)可靠性,，避免了風(fēng)扇和機(jī)械接觸等不可靠因素，特別適合便攜和使用電池供電,。ARBOR提供軟硬件等全方位的支持和配合,，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)和擴(kuò)展也有完善的規(guī)劃和應(yīng)對(duì)措施，為電子醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用和發(fā)展提供了完整的解決方案,。
結(jié)合上述多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備的電氣結(jié)構(gòu)的分析,，嵌入式工控計(jì)算機(jī)處理單元(PC/104、ARM或其它)在目前及未來(lái)的多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備中都將承擔(dān)著重要的角色,。通過(guò)這類產(chǎn)品具備的高速計(jì)算和處理能力及EDO RAM,、CRT/LCD控制、10Mbps網(wǎng)絡(luò)接口,、DOC、IDE、FDD,、串口,、并口、USB,、鍵盤,、鼠標(biāo)等接口，多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備可以很容易將病人信息及其監(jiān)護(hù)信息進(jìn)行存貯,、分析,、記錄、網(wǎng)絡(luò)傳輸,，方便遠(yuǎn)程分析,、專家會(huì)診的實(shí)現(xiàn)。由于嵌入式工控計(jì)算機(jī)處理單元(指PC104)對(duì)WinCE的支持,，加上豐富的軟件開發(fā)資源,，產(chǎn)品的開發(fā)周期及穩(wěn)定性將會(huì)獲得很大程度的提高,。高端多參數(shù)設(shè)備組成的病人信息共享網(wǎng)絡(luò)如圖5,，圖中的病人信息傳輸將不再以中央監(jiān)護(hù)信息系統(tǒng)為病人信息中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，理論上單臺(tái)多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備就完全可以與醫(yī)院信息系統(tǒng)或互連網(wǎng)進(jìn)行病人信息傳輸和共享,。
我國(guó)多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備前景展望
我國(guó)的監(jiān)護(hù)技術(shù)發(fā)展較早,，但直到80年代中期才研制出用于臨床的監(jiān)護(hù)設(shè)備,，到了90年代中期，才開始研制和生產(chǎn)具有六參數(shù)的多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備,，如今其性能基本達(dá)到了國(guó)際水平,，某些性能甚至還超過(guò)了國(guó)外的產(chǎn)品。
據(jù)有關(guān)資料顯示,，從2005年起,，我國(guó)醫(yī)療器械市場(chǎng)已成為繼美國(guó)和日本之后世界第三大醫(yī)療市場(chǎng)。我國(guó)目前有縣及縣以上醫(yī)院1.3萬(wàn)家,，鄉(xiāng)(鎮(zhèn))衛(wèi)生院5.2萬(wàn)家,，醫(yī)院病床數(shù)達(dá)300多萬(wàn)張。根據(jù)“十一五”規(guī)劃,，2007年,，“新農(nóng)村合作醫(yī)療”試點(diǎn)覆蓋面將擴(kuò)大到全國(guó)縣(市、區(qū))總數(shù)的60%,，2008年在全國(guó)基本推行,，2010年實(shí)現(xiàn)基本覆蓋農(nóng)村居民的目標(biāo)。按平均3床位1臺(tái)多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備評(píng)估,，將需要100多萬(wàn)臺(tái),。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),，2006年國(guó)內(nèi)多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備采購(gòu)僅有6萬(wàn)臺(tái)左右，按每年30%遞增,，還需要10多年的時(shí)間才能基本滿足需求,，之后將進(jìn)入大批量的更新?lián)Q代階段。
我國(guó)近年來(lái)通過(guò)對(duì)醫(yī)療器械行業(yè)的規(guī)范,，使行業(yè)的發(fā)展前景變得非常樂觀,，多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備的發(fā)展前景也變得非常美好。
資料鏈接：
PC/104的優(yōu)點(diǎn)
小尺寸
PC/104的板卡標(biāo)準(zhǔn)尺寸為90mm×96mm,，這樣小的尺寸使得PC/104,、PC/104+和PCI-104模塊板成為了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的理想產(chǎn)品。
開放的高可靠性的工業(yè)規(guī)范
PC/104,、PC/104+和PCI-104產(chǎn)品在電氣特性和機(jī)械特性上可靠性極高,，功耗低，產(chǎn)生熱量少,。板卡與板卡之間通過(guò)自堆棧進(jìn)行可靠的連接,，抗震能力強(qiáng)。全世界有超過(guò)200家公司使用這些開放的規(guī)范來(lái)生產(chǎn)和銷售各種PC/104模塊板,。
模塊可自由擴(kuò)展
PC/104模塊具有靈活的可擴(kuò)展性,。它允許工程師互換及匹配各種功能卡，可隨系統(tǒng)的需求而升級(jí)CPU的性能,。增加系統(tǒng)的功能和性能只需通過(guò)改變相應(yīng)的模塊即可實(shí)現(xiàn),。
低功耗
4mA的總線驅(qū)動(dòng)電流，即可使模塊正常工作,，低功耗有利于減少元件數(shù)量,。各種插卡廣泛采用VLSI芯片、低功耗的ASIC芯片,、門陣列等,，其存儲(chǔ)采用大容量固態(tài)盤(SSD)。
堆棧式連接
這種結(jié)構(gòu)取消了主板和插槽,，可以將所有的PC/104模塊板利用板上的疊裝總線插座連接起來(lái),。有效減小整個(gè)系統(tǒng)所占的空間。
豐富的軟件資源
與PC系統(tǒng)兼容的操作系統(tǒng),、開發(fā)工具,、應(yīng)用軟件都可以運(yùn)行在PC/104系統(tǒng)中。這使得用戶可以隨時(shí)利用無(wú)處不在的PC系統(tǒng)豐富的軟件資源,，從而降低軟件購(gòu)買,、學(xué)習(xí)、培訓(xùn)等方面的成本,。
大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性
通過(guò)使用PC/104,、PC/104+和PCI-104模塊,，用戶可以將精力集中于末端系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能設(shè)計(jì)上。不用為CPU及其外圍器件之間的復(fù)雜接口關(guān)系花費(fèi)時(shí)間,。PC/104模塊的“(plug-together-write-application-software)”設(shè)計(jì)方法確保了設(shè)計(jì)者面向市場(chǎng)的最快響應(yīng)速度,。
