基于M3352工控核心板的新型腦電監(jiān)測(cè)TCI注射泵設(shè)計(jì)方案

時(shí)間：2020-08-07 15:42:02

關(guān)鍵字： adc 醫(yī)療電子 m3552

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[導(dǎo)讀] 1.1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)

1.1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，真正在醫(yī)療電子中實(shí)現(xiàn)個(gè)體化鎮(zhèn)靜麻醉，減少麻醉風(fēng)險(xiǎn)。

1.2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(guò)接收“腦電分析儀”的數(shù)據(jù)來(lái)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(guò)程提示；

以太網(wǎng)，連接服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳；

1.3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(xiàn)電阻式觸摸屏，在操作過(guò)程中“飛點(diǎn)”現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致頻繁誤操作并影響用戶(hù)體驗(yàn)。通過(guò)觸摸屏繪線(xiàn)，可發(fā)現(xiàn)明顯的“毛刺”與“波浪”，如圖1所示。

圖1 觸摸屏操作繪線(xiàn)

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(guò)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(wú)法正常使用

注射泵關(guān)機(jī)采取直接斷電方式，測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在頻繁的開(kāi)關(guān)機(jī)操作中，設(shè)備偶爾出現(xiàn)無(wú)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)。

1.4我們的推薦方案

針對(duì)客戶(hù)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(hù)快速完成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，項(xiàng)目框圖如圖2所示。

圖2 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(xiàn)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(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(guò)0.01μF，否則觸摸屏反映遲鈍或無(wú)法正常識(shí)別，建議取值1nF。

圖3 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(xiàn)已十分平滑。

圖4 觸摸屏繪線(xiàn)

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(wèn)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(mǎn)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(guò)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(wú)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(pán)或分區(qū)上文件的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即在磁盤(pán)上組織文件的方法。

文件系統(tǒng)常見(jiàn)異常：

文件系統(tǒng)掉電丟失，系統(tǒng)無(wú)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(wú)法打開(kāi)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(xiě)過(guò)程中經(jīng)過(guò)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。

1.5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)