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基于M3352工控核心板的新型脑电监测TCI注射泵设计方案

2017-08-22 11:12:50

[导读] 针对患者手术?#26032;?#37257;剂的施用,当麻醉剂量超标时,容?#33258;?#25104;患者心跳、呼吸骤停从而造成脑损伤。传统的麻醉剂注射依靠麻醉师的经验,而新型的脑电监测TCI注射泵则将BIS(脑电监测)与TCI(靶控输注)相结合,真正在医疗电子中实现个体化镇静麻醉,减少麻醉风险。

1.1背景事件

针对患者手术?#26032;?#37257;剂的施用,当麻醉剂量超标时,容?#33258;?#25104;患者心跳、呼吸骤停从而造成脑损伤。传统的麻醉剂注射依靠麻醉师的经验,而新型的脑电监测TCI注射泵则将BIS(脑电监测)与TCI(靶控输注)相结合,真正在医疗电子中实现个体化镇静麻醉,减少麻醉风险。

1.2脑电监测TCI注射泵控制主板功能需求

脑电监测TCI注射泵在常规注射泵基础上,通过接收“脑电分析仪”的数据来进行分析决策注射量和注射速度,使注射更加科学,更加安全。

 

基于M3352工控核心板的新型脑电监测TCI注射泵设计方案

控制主板主要功能需求:

显示接口,外接7寸以上真彩液晶,支持触摸屏;

RS-232接口,连接脑电分析仪;

PWM,控制注射电机;

ADC,采集注射管位置数据信息;

声卡,注射过程提示;

以太网,连接服务器,实现数据上传;

1.3脑电监测TCI注射泵控制主板设计?#35757;?/p>

1.触摸屏“飞点”,频繁操作失误

注射泵采用7寸四线电阻式触摸屏,在操作过程中“飞点”现象?#29616;兀?#23548;致频繁误操作并影响用户体验。通过触摸屏绘线,可发现明显的“毛刺”与“波浪”,如图1所示。

 

基于M3352工控核心板的新型脑电监测TCI注射泵设计方案

图1 触摸屏操作绘线

2.触摸响应速度慢,且偶尔发生死机

脑电监测TCI注射泵内部程序较为复杂,软件处理任务较多,时有触摸按键点击后、?#20174;?#36807;于迟钝现象,且偶尔会出现系统死机,需重启设备现象。

3.偶发性断电重启失败,造成设备无法正常使用

注射泵关机采取直接断电方式,测试过程中发现在频繁的开关机操作中,设备偶尔出现无法启动的现象,分析发现,该现象为断电后操作系统文件系统丢失(原存储在flash中)。偶发性现象在早期所有测试样机中均不同程度复现,?#29616;?#24433;响产品?#20998;省?/p>

1.4我们的推荐方案

针对客户的功能需求与设计?#35757;悖琙LG致远电子推荐采用M3352工控核心板,协助客户快速完成产品开发,项?#38752;?#22270;如图2所示。

 

基于M3352工控核心板的新型脑电监测TCI注射泵设计方案

图2 项?#38752;?#22270;

1.触摸屏硬件滤波配合软件驱动去除“飞点”

四线电阻触摸屏接口电路如图3所示,为防止触摸屏受干扰而出现较大识别误差,加入了低通滤波电路;需注意电容C78~C81选型,容值不能超过0.01μF,否则触摸屏?#20174;?#36831;钝或无法正常识别,建议取值1nF。

 

基于M3352工控核心板的新型脑电监测TCI注射泵设计方案

图3 触摸屏电路

除硬件滤波外,触摸屏驱动需增加去除“飞点”的算法处理,最终的触摸屏实?#20013;?#26524;如图4所示,绘线已十?#21046;?#28369;。

 

基于M3352工控核心板的新型脑电监测TCI注射泵设计方案

图4 触摸屏绘线

2.采用工控核心板,Cortex-A8处理器

触摸响应速度慢、偶发性死机,与软件处理的任务复杂度及处理器性能相关,同时不排除软件设计、硬件设计问题(如驱动程序、电源电路、主板抗干扰性能)引发设备死机。

M3352核心板采用Cortex-A8处理器,主频达800Mhz,性能为普通ARM9处理器的4倍以上,完全可满足注射泵对处理器性能的需求。同时,ZLG核心板软件、硬件均经过严格的压力测试,且稳定性历经医疗、电力、军工等各行业考验。

3.十万次flash掉电测试,可靠文件系统

设备断电重启后无法启动,多为意外断电导致的文件系统损坏或文件系统丢失。文件系统是指操作系统用于明?#21453;排?#25110;?#26234;?#19978;文件的方法和数据结构,即在?#25490;?#19978;组织文件的方法。

文件系统常见异常:

文件系统掉电丢失,系统无法启动、重要记录数据丢失;

文件系统损坏,存储数据出现位错乱、重要文件无法打开读取。

M3352核心板以及ZLG致远电子ARM工控产品,文件系统在读写过程中经过10万次频繁上下电测试:

?#32321;?#25991;件系统可靠;

?#32321;?#24847;外掉电文件系统?#27426;?#22833;。

1.5推荐产品

 

基于M3352工控核心板的新型脑电监测TCI注射泵设计方案

图6 M3352核心板

M3352核心板,静电、浪涌、脉冲抗干扰设计符合工业4级;

主要功能特点:

TI Cortex-A8 AM3352处理器,800MHz主频

支持WinCE与嵌入式Linux操作系统

6路UART接口

2路CAN接口

2路高速 USB OTG(内置PHY,480Mbps)

2路以太网(其中1路为千兆MAC)

机械尺寸60mmx45mm

工作温度-40℃~+85℃

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