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基于M3352工控核心板的新型腦電監測TCI注射泵設計方案

2017-08-22 11:12:50

[導讀] 針對患者手術中麻醉劑的施用,當麻醉劑量超標時,容易造成患者心跳、呼吸驟停從而造成腦損傷。傳統的麻醉劑注射依靠麻醉師的經驗,而新型的腦電監測TCI注射泵則將BIS(腦電監測)與TCI(靶控輸注)相結合,真正在醫療電子中實現個體化鎮靜麻醉,減少麻醉風險。

1.1背景事件

針對患者手術中麻醉劑的施用,當麻醉劑量超標時,容易造成患者心跳、呼吸驟停從而造成腦損傷。傳統的麻醉劑注射依靠麻醉師的經驗,而新型的腦電監測TCI注射泵則將BIS(腦電監測)與TCI(靶控輸注)相結合,真正在醫療電子中實現個體化鎮靜麻醉,減少麻醉風險。

1.2腦電監測TCI注射泵控制主板功能需求

腦電監測TCI注射泵在常規注射泵基礎上,通過接收“腦電分析儀”的數據來進行分析決策注射量和注射速度,使注射更加科學,更加安全。

 

基于M3352工控核心板的新型腦電監測TCI注射泵設計方案

控制主板主要功能需求:

顯示接口,外接7寸以上真彩液晶,支持觸摸屏;

RS-232接口,連接腦電分析儀;

PWM,控制注射電機;

ADC,采集注射管位置數據信息;

聲卡,注射過程提示;

以太網,連接服務器,實現數據上傳;

1.3腦電監測TCI注射泵控制主板設計難點

1.觸摸屏“飛點”,頻繁操作失誤

注射泵采用7寸四線電阻式觸摸屏,在操作過程中“飛點”現象嚴重,導致頻繁誤操作并影響用戶體驗。通過觸摸屏繪線,可發現明顯的“毛刺”與“波浪”,如圖1所示。

 

基于M3352工控核心板的新型腦電監測TCI注射泵設計方案

圖1 觸摸屏操作繪線

2.觸摸響應速度慢,且偶爾發生死機

腦電監測TCI注射泵內部程序較為復雜,軟件處理任務較多,時有觸摸按鍵點擊后、反映過于遲鈍現象,且偶爾會出現系統死機,需重啟設備現象。

3.偶發性斷電重啟失敗,造成設備無法正常使用

注射泵關機采取直接斷電方式,測試過程中發現在頻繁的開關機操作中,設備偶爾出現無法啟動的現象,分析發現,該現象為斷電后操作系統文件系統丟失(原存儲在flash中)。偶發性現象在早期所有測試樣機中均不同程度復現,嚴重影響產品品質。

1.4我們的推薦方案

針對客戶的功能需求與設計難點,ZLG致遠電子推薦采用M3352工控核心板,協助客戶快速完成產品開發,項目框圖如圖2所示。

 

基于M3352工控核心板的新型腦電監測TCI注射泵設計方案

圖2 項目框圖

1.觸摸屏硬件濾波配合軟件驅動去除“飛點”

四線電阻觸摸屏接口電路如圖3所示,為防止觸摸屏受干擾而出現較大識別誤差,加入了低通濾波電路;需注意電容C78~C81選型,容值不能超過0.01μF,否則觸摸屏反映遲鈍或無法正常識別,建議取值1nF。

 

基于M3352工控核心板的新型腦電監測TCI注射泵設計方案

圖3 觸摸屏電路

除硬件濾波外,觸摸屏驅動需增加去除“飛點”的算法處理,最終的觸摸屏實現效果如圖4所示,繪線已十分平滑。

 

基于M3352工控核心板的新型腦電監測TCI注射泵設計方案

圖4 觸摸屏繪線

2.采用工控核心板,Cortex-A8處理器

觸摸響應速度慢、偶發性死機,與軟件處理的任務復雜度及處理器性能相關,同時不排除軟件設計、硬件設計問題(如驅動程序、電源電路、主板抗干擾性能)引發設備死機。

M3352核心板采用Cortex-A8處理器,主頻達800Mhz,性能為普通ARM9處理器的4倍以上,完全可滿足注射泵對處理器性能的需求。同時,ZLG核心板軟件、硬件均經過嚴格的壓力測試,且穩定性歷經醫療、電力、軍工等各行業考驗。

3.十萬次flash掉電測試,可靠文件系統

設備斷電重啟后無法啟動,多為意外斷電導致的文件系統損壞或文件系統丟失。文件系統是指操作系統用于明確磁盤或分區上文件的方法和數據結構,即在磁盤上組織文件的方法。

文件系統常見異常:

文件系統掉電丟失,系統無法啟動、重要記錄數據丟失;

文件系統損壞,存儲數據出現位錯亂、重要文件無法打開讀取。

M3352核心板以及ZLG致遠電子ARM工控產品,文件系統在讀寫過程中經過10萬次頻繁上下電測試:

確保文件系統可靠;

確保意外掉電文件系統不丟失。

1.5推薦產品

 

基于M3352工控核心板的新型腦電監測TCI注射泵設計方案

圖6 M3352核心板

M3352核心板,靜電、浪涌、脈沖抗干擾設計符合工業4級;

主要功能特點:

TI Cortex-A8 AM3352處理器,800MHz主頻

支持WinCE與嵌入式Linux操作系統

6路UART接口

2路CAN接口

2路高速 USB OTG(內置PHY,480Mbps)

2路以太網(其中1路為千兆MAC)

機械尺寸60mmx45mm

工作溫度-40℃~+85℃

[整理編輯:CK365測控網]
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