摘要
針對(duì)患者手術(shù)中麻醉劑的施用，當(dāng)麻醉劑量超標(biāo)時(shí)，容易造成患者心跳、呼吸驟停從而造成腦損傷。在技術(shù)層面，我們?cè)鯓永冕t(yī)療技術(shù)手段提高麻醉安全性？
背景事件
針對(duì)患者手術(shù)中麻醉劑的施用，當(dāng)麻醉劑量超標(biāo)時(shí)，容易造成患者心跳、呼吸驟停從而造成腦損傷。傳統(tǒng)的麻醉劑注射依靠麻醉師的經(jīng)驗(yàn)，而新型的腦電監(jiān)測(cè)TCI注射泵則將BIS（腦電監(jiān)測(cè)）與TCI（靶控輸注）相結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)個(gè)體化鎮(zhèn)靜麻醉，減少麻醉風(fēng)險(xiǎn)。
圖1 因麻醉劑注射引起副作用
腦電監(jiān)測(cè)TCI注射泵控制主板功能需求
腦電監(jiān)測(cè)TCI注射泵在常規(guī)注射泵基礎(chǔ)上，通過接收“腦電分析儀”的數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析決策注射量和注射速度，使注射更加科學(xué)，更加安全。
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(jī)；
ADC，采集注射管位置數(shù)據(jù)信息；
聲卡，注射過程提示；
以太網(wǎng)，連接服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。
腦電監(jiān)測(cè)TCI注射泵控制主板設(shè)計(jì)難點(diǎn)
1．觸摸屏“飛點(diǎn)”，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(diǎn)”現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致頻繁誤操作并影響用戶體驗(yàn)。通過觸摸屏繪線，可發(fā)現(xiàn)明顯的“毛刺”與“波浪”，如圖2所示。
圖2 觸摸屏操作繪線
2．觸摸響應(yīng)速度慢，且偶爾發(fā)生死機(jī)
腦電監(jiān)測(cè)TCI注射泵內(nèi)部程序較為復(fù)雜，軟件處理任務(wù)較多，時(shí)有觸摸按鍵點(diǎn)擊后、反映過于遲鈍現(xiàn)象，且偶爾會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)死機(jī)，需重啟設(shè)備現(xiàn)象。
3．偶發(fā)性斷電重啟失敗，造成設(shè)備無法正常使用
注射泵關(guān)機(jī)采取直接斷電方式，測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)在頻繁的開關(guān)機(jī)操作中，設(shè)備偶爾出現(xiàn)無法啟動(dòng)的現(xiàn)象，分析發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象為斷電后操作系統(tǒng)文件系統(tǒng)丟失（原存儲(chǔ)在flash中）。偶發(fā)性現(xiàn)象在早期所有測(cè)試樣機(jī)中均不同程度復(fù)現(xiàn)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)。
推薦方案
針對(duì)客戶的功能需求與設(shè)計(jì)難點(diǎn)，ZLG致遠(yuǎn)電子推薦采用M3352工控核心板，協(xié)助客戶快速完成產(chǎn)品開發(fā)，項(xiàng)目框圖如圖3所示。
圖3 項(xiàng)目框圖
1．觸摸屏硬件濾波配合軟件驅(qū)動(dòng)去除“飛點(diǎn)”
四線電阻觸摸屏接口電路如圖4所示，為防止觸摸屏受干擾而出現(xiàn)較大識(shí)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(shí)別，建議取值1nF。
圖4 觸摸屏電路
除硬件濾波外，觸摸屏驅(qū)動(dòng)需增加去除“飛點(diǎn)”的算法處理，最終的觸摸屏實(shí)現(xiàn)效果如圖4所示，繪線已十分平滑。
圖5 觸摸屏繪線
2．采用工控核心板，Cortex-A8處理器
觸摸響應(yīng)速度慢、偶發(fā)性死機(jī)，與軟件處理的任務(wù)復(fù)雜度及處理器性能相關(guān)，同時(shí)不排除軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)問題（如驅(qū)動(dòng)程序、電源電路、主板抗干擾性能）引發(fā)設(shè)備死機(jī)。
M3352核心板采用Cortex-A8處理器，主頻達(dá)800Mhz，性能為普通ARM9處理器的4倍以上，完全可滿足注射泵對(duì)處理器性能的需求。同時(shí)，ZLG核心板軟件、硬件均經(jīng)過嚴(yán)格的壓力測(cè)試，且穩(wěn)定性歷經(jīng)醫(yī)療、電力、軍工等各行業(yè)考驗(yàn)。
3．十萬(wàn)次flash掉電測(cè)試，可靠文件系統(tǒng)
設(shè)備斷電重啟后無法啟動(dòng)，多為意外斷電導(dǎo)致的文件系統(tǒng)損壞或文件系統(tǒng)丟失。文件系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)用于明確磁盤或分區(qū)上文件的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即在磁盤上組織文件的方法。
文件系統(tǒng)常見異常：
文件系統(tǒng)掉電丟失，系統(tǒng)無法啟動(dòng)、重要記錄數(shù)據(jù)丟失；
文件系統(tǒng)損壞，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)出現(xiàn)位錯(cuò)亂、重要文件無法打開讀取。
M3352核心板以及ZLG致遠(yuǎn)電子ARM工控產(chǎn)品，文件系統(tǒng)在讀寫過程中經(jīng)過10
萬(wàn)次頻繁上下電測(cè)試：
確保文件系統(tǒng)可靠；
確保意外掉電文件系統(tǒng)不丟失。
推薦產(chǎn)品
圖6 M3352核心板
M3352核心板，靜電、浪涌、脈沖抗干擾設(shè)計(jì)符合工業(yè)4級(jí)；
主要功能特點(diǎn)：
TI Cortex-A8 AM3352處理器，800MHz主頻； 支持WinCE與嵌入式Linux操作系統(tǒng)； 6 路UART接口； 2 路CAN接口； 2 路高速 USB OTG(內(nèi)置PHY，480Mbps)； 2路以太網(wǎng)（其中1路為千兆MAC）； 機(jī)械尺寸 60mmx45mm； 工作溫度-40℃ ~+85℃。
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