在之前的文章中，我們介紹了醫用警報及其合規要求。現在，我們來了解下醫用警報系統的設計方法和當前的實現方案。

　　圖1顯示了多參數患者監護儀的簡要方框圖。紅框是輸出用戶界面，它可以分別驅動顯示器和揚聲器發出可視警報和音頻警報。該子系統在大多數醫療設備中都很常見。根據終端設備的具體要求和預期的故障條件，設計人員會使用不同的技術來生成適當的警報音調。在本文中，我們將論述最為常見的設計方法和實現方案。

　　圖1：多參數患者監護儀的簡要方框圖

　　圖2顯示了實現醫療設備警報的方框圖。醫療設備設計的一個主要要求是需要不受單一故障的影響。醫療設備的“單一故障狀態”指存在單個獨立的異常情況。在單一故障狀態下，醫療設備必須保證基本的安全（以免受物理危害）、提供最基本的功能，這稱為“基本性能”。對于大多數治療和所有緊急護理醫療設備而言，警報是基本性能的一部分。因此，警報功能需要不受單一故障的影響。

　　下面列出了醫用警報的單一故障狀態，包括：

　　1.警報的主驅動源出現故障，如微控制器（MCU）。

　　2.由市電供電的設備出現電源故障。

　　3.由電池供電或使用備用電池的設備出現電池放電或其他故障。

　　4.可聞或可視警報主電路出現故障。

　　在對故障響應時間要求不太高的醫療設備中，可聞和可視警報可作為冗余報警功能相互補充。但在呼吸機等緊急護理設備中，對故障響應時間的要求非常嚴格。

　　圖2：醫療設備警報系統的可能實現方式

　　從圖2中可以看到，警報子系統通過設置兩組可視和可聞警報，實現了冗余功能。使用重合電路可檢測主報警功能是否出現故障。重合電路則通常將麥克風靠近揚聲器放置，用來監聽聲級。當麥克風接收到的聲音與電路產生的聲音不同時，便會顯示錯誤信息。TI的警報音調發生器參考設計采用了示例中的重合電路。

　　現在有多種方式可以實現報警功能，例如使用MCU、現場可編程門陣列（FPGA）或復雜可編程邏輯器件（CPLD）、集成蜂鳴器、音頻編解碼器或分立式運算放大器和膠合邏輯。所有這些技術都各有利弊。表1從不同終端設備的可配置性、可用性、成本、物料清單和適用性方面對不同的實現方法進行了比較。

　　表1：醫用警報實現技術比較

　　實現醫用警報的一個方法是使用DAC53701這樣的10位智能數模轉換器（DAC），它支持使用預編程波形生成醫用警報。此DAC可用于生成可聞和可視警報，并支持脈沖頻率、脈沖包絡和脈沖群時序配置。

　　關于德州儀器（TI）

　　德州儀器（TI）（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導體公司，致力于設計、制造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用于工業、汽車、個人電子產品、通信設備和企業系統等市場。我們致力于通過半導體技術讓電子產品更經濟實用，創造一個更美好的世界。如今，每一代創新都建立在上一代創新的基礎之上，使我們的技術變得更小巧、更快速、更可靠、更實惠，從而實現半導體在電子產品領域的廣泛應用，這就是工程的進步。這正是我們數十年來乃至現在一直在做的事。