多参数监护设备的模块发展趋势
许章闪 先生高级工程师，深圳市金科威实业有限公司标准法规部部门经理。
关键词：监护设备 模块
多参数监护设备模块发展演变史
多参数监护设备的基本原理是通过多种检测模块采集人体电生理信息，经放大、滤波，传输至单片机进行信号处理，然后系统处理单元将结果显示、存储、打印等。目前国内多参数监护设备主要分两大类，高端监护设备和中低端监护设备，但无论高端监护设备还是中低端监护设备，它们的主要电气结构(以心电、血压、脉搏、血氧饱和度、体温、呼吸六参数为例，如图1)发展至今几乎没有什么太大的变化，从高低端上看存在的区别主要在于系统处理单元及各模块处理单元的变化，这些变化除了适应中国高低端市场变化的需求外，同时也是为了适应目前信息技术发展的需求。
为了适应中低端市场的需求，降低产品的生产成本，国内外有些企业将多参数监护设备的各参数模块采用模块集合的方式进行开发和生产。这类多参数监护仪的电气结构将会由图1的结构转化为图2的结构，它的优点是成本低、结构简单、易于大批量生产，缺点是扩展能力弱、模块维护成本高。
为了满足高低端市场的需求，同时又适应现代信息技术的发展，国内有些企业仍然将多参数监护设备的各参数模块采用分立模块的方式进行开发和生产也是一种必然的结果和趋势，这类多参数监护仪的电气结构和图1没有什么不同，但主要区别在于它的系统处理单元采用了嵌入式工控计算机处理(PC/104)单元，它的优点是具备信息处理、分析和模块扩展能力，并且软件开发周期短，缺点是系统处理单元和模块单元成本较高。
多参数监护设备模块的未来趋势
结合高端监护设备和中低端监护设备的优缺点，未来多参数监护设备在满足现代信息发展的同时也能实现简单结构和低成本生产。按照这样的思路，可以认为未来多参数监护仪的结构应演变为图3的结构，它将以信息处理及信息交换为核心(如有线、无线网络的建立)，同时可以直接控制和采集多参数病人信息，在电气方面各参数模块将不再有数据处理和分析单元，这样一来基本上就实现了中低端监护设备低成本的要求，由于采用了嵌入式工控计算机处理(PC/104)单元，因此高端监护设备的全部优势也将被保留下来。
PC/104模块在多参数监护仪中的应用
采用ARBOR嵌入式PC/104模块作为控制核心的多参数监护仪设备的功能结构如图4所示。ARBOR PC/104模块作为多参数监护仪的主控平台，板上集成了嵌入式低功耗的处理器、32MB SDRAM、CRT/LCD显示控制、10/100Mbps网络接口、IDE、CF/DOC接口、4串1并、2USB、键盘/鼠标和医疗行业最通用的PC/104接口，系统通过该接口扩展的用户板来完成心电、血压、血氧等传感探测器的信号采集，进行实时处理，最后结果可由多种形式输出。
采用ARBOR PC/104模块产品，可以得到ARBOR从硬件到操作系统的全面支持，产品快速通过研发验证，并批量生产进入市场。由于系统功耗极低，无须风扇散热，内存贴片以及电子盘的采用，提升了整体的系统可靠性，避免了风扇和机械接触等不可靠因素，特别适合便携和使用电池供电。ARBOR提供软硬件等全方位的支持和配合，对系统进一步升级和扩展也有完善的规划和应对措施，为电子医疗设备的应用和发展提供了完整的解决方案。
结合上述多参数监护设备的电气结构的分析，嵌入式工控计算机处理单元(PC/104、ARM或其它)在目前及未来的多参数监护设备中都将承担着重要的角色。通过这类产品具备的高速计算和处理能力及EDO RAM、CRT/LCD控制、10Mbps网络接口、DOC、IDE、FDD、串口、并口、USB、键盘、鼠标等接口，多参数监护设备可以很容易将病人信息及其监护信息进行存贮、分析、记录、网络传输，方便远程分析、专家会诊的实现。由于嵌入式工控计算机处理单元(指PC104)对WinCE的支持，加上丰富的软件开发资源，产品的开发周期及稳定性将会获得很大程度的提高。高端多参数设备组成的病人信息共享网络如图5，图中的病人信息传输将不再以中央监护信息系统为病人信息中转系统，理论上单台多参数监护设备就完全可以与医院信息系统或互连网进行病人信息传输和共享。
我国多参数监护设备前景展望
我国的监护技术发展较早，但直到80年代中期才研制出用于临床的监护设备，到了90年代中期，才开始研制和生产具有六参数的多参数监护设备，如今其性能基本达到了国际水平，某些性能甚至还超过了国外的产品。
据有关资料显示，从2005年起，我国医疗器械市场已成为继美国和日本之后世界第三大医疗市场。我国目前有县及县以上医院1.3万家，乡(镇)卫生院5.2万家，医院病床数达300多万张。根据“十一五”规划，2007年，“新农村合作医疗”试点覆盖面将扩大到全国县(市、区)总数的60%，2008年在全国基本推行，2010年实现基本覆盖农村居民的目标。按平均3床位1台多参数监护设备评估，将需要100多万台。据不完全统计，2006年国内多参数监护设备采购仅有6万台左右，按每年30%递增，还需要10多年的时间才能基本满足需求，之后将进入大批量的更新换代阶段。
我国近年来通过对医疗器械行业的规范，使行业的发展前景变得非常乐观，多参数监护设备的发展前景也变得非常美好。
资料链接：
PC/104的优点
小尺寸
PC/104的板卡标准尺寸为90mm×96mm，这样小的尺寸使得PC/104、PC/104+和PCI-104模块板成为了嵌入式系统应用的理想产品。
开放的高可靠性的工业规范
PC/104、PC/104+和PCI-104产品在电气特性和机械特性上可靠性极高，功耗低，产生热量少。板卡与板卡之间通过自堆栈进行可靠的连接，抗震能力强。全世界有超过200家公司使用这些开放的规范来生产和销售各种PC/104模块板。
模块可自由扩展
PC/104模块具有灵活的可扩展性。它允许工程师互换及匹配各种功能卡，可随系统的需求而升级CPU的性能。增加系统的功能和性能只需通过改变相应的模块即可实现。
低功耗
4mA的总线驱动电流，即可使模块正常工作，低功耗有利于减少元件数量。各种插卡广泛采用VLSI芯片、低功耗的ASIC芯片、门阵列等，其存储采用大容量固态盘(SSD)。
堆栈式连接
这种结构取消了主板和插槽，可以将所有的PC/104模块板利用板上的叠装总线插座连接起来。有效减小整个系统所占的空间。
丰富的软件资源
与PC系统兼容的操作系统、开发工具、应用软件都可以运行在PC/104系统中。这使得用户可以随时利用无处不在的PC系统丰富的软件资源，从而降低软件购买、学习、培训等方面的成本。
大大简化系统设计的复杂性
通过使用PC/104、PC/104+和PCI-104模块，用户可以将精力集中于末端系统设计及功能设计上。不用为CPU及其外围器件之间的复杂接口关系花费时间。PC/104模块的“(plug-together-write-application-software)”设计方法确保了设计者面向市场的最快响应速度。
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