迈瑞监护仪工程师培训课件.ppt

1、工程师培训用户服务部第一部分：临床应用监护仪测量参数的临床应用 循环系统：心率、心律、血压、心输出量（这些参数从不同侧面反映人体心脏泵血功能的好坏） 呼吸系统：呼吸频率、呼吸力学肺功能、血氧饱和度、呼末CO2、麻醉气体浓度 神经系统：脑电图、肌松等监护仪的测量参数 ECGRESPTEMP测量（心电呼吸体温） 血氧饱和度测量（SpO2） 无创血压测量（NIBP） 有创血压测量（IBP） 心排量测量（CO） 呼末二氧化碳测量（CO2） 麻醉气体浓度测量（AG）一、心电图的形成 心脏先后有序的电兴奋的传播，可经过人体组心脏先后有序的电兴奋的传播，可经过人体组织传到体表，产生一系列的电位变化，并被记织

2、传到体表，产生一系列的电位变化，并被记录下来形成心电图录下来形成心电图 心电图反映的是心脏兴奋的产生、传播和恢复心电图反映的是心脏兴奋的产生、传播和恢复的生物电变化，是心脏各部分的许多心机细胞的生物电变化，是心脏各部分的许多心机细胞先后发生的电位变化的综合表现先后发生的电位变化的综合表现 注意注意不是由于心脏的机械收缩所产生的不是由于心脏的机械收缩所产生的心电传导过程窦房结 房室结 房室束 浦肯野氏纤维 引起的心脏除极化这个过程非常快，不超过0.2秒心电导联的概念 为了记录心电，将探测电极安置于体表为了记录心电，将探测电极安置于体表相隔一定距离的两点，此两点即构成一相隔一定距离的两点，此两点即

3、构成一个导联，两点的连线代表连轴，具有方个导联，两点的连线代表连轴，具有方向性。向性。心电/呼吸(ECG/RESP) 测量原理 三导 五导 I IRA LA RA LA aVR aVL II III II III aVF LL RL LL 标准肢体导联： 有导联、导联、导联 胸导联： V1、V2、V3、V4、V5、V6、 加压单极肢体导联： 分为AVR、AVL、AVF心电各导联的形成各胸导位置 V1：胸骨右缘第四胁间隙； V2：胸骨左缘第四胁间隙； V3：V2与V4之间； V4：左第五胁间隙锁骨中线处； V5：左腋前线与V4同一平面； V6：左腋中线与V4同一平面。欧洲及美国标准中的导联名称实

4、例 胸部手术后病人行心电监护有何意义胸部手术后病人行心电监护有何意义? ?食管癌、贲门癌、肺癌患者中，老年人居多，往往伴有心脑血管疾病和其他隐性心脏疾病，此类状况的病人在进行创伤比较大的外科手术中，手术后往往会诱发心动过速，心律不齐，严重者引起肺水肿，从而造成心衰、急性呼吸衰竭，甚至死亡。开胸病人手术后进行心电监护，可随时监测患者心率、呼吸频率、血压等各项生命指征，为临床医师及时提供病情变化的依据，对出现的异常及时处理，避免出现严重的心肺并发症，使患者安全渡过手术期。麻醉气体监测的临床意义 监测吸入及呼出气体麻醉药浓度，保障麻醉安全 可测定MAC，控制麻醉深度 对专用的蒸发器性能有怀疑时可随时

5、监测其输出浓度，尤其是一些简易蒸发罐 对蒸发罐故障和操作失误可及时发现第二部分：机器结构监护仪基本结构 电源部分 主控板部分 参数测量部分 人机接口部分 其它辅助功能部分 第三部分：工作原理连接框图主主控控板板心心电电呼呼吸吸体体温温板板血血氧氧板板无无创创压压模模块块有有创创压压及及心心排排量量模模块块T TF FT T液液晶晶屏屏800X 600电电源源板板按按键键板板记记录录仪仪模模块块电电池池ECGIBPNIBPSPO2V VG GA A接接口口模模拟拟输输出出扬扬声声器器报报警警灯灯P5P10P13P8P14P9P6P17(FOR 509C)P11P12网网络络接接口口P15J2J3

6、P16J6J5J4J7J9J8X1X5X6X7X8X9X10X11X12X14X15X16PEConnectorP1(LVDS)P2(CRT)P4(TFT_DIGITAL)P3(FOR 9000 VGA)P7(BDM)ECGCableSpO2SensorCuffIBPCableMainPowerInputTO X4风风扇扇二二氧氧化化碳碳模模块块TubeTEMPTEMPSensorCOCOCable指指示示灯灯X4整机结构框图12345678ABCD87654321DCBAPOWER BOARD9200-30-10489SpO2 MODULE6200-30-09510NIBP MODULE06

7、50-30-10742ECG/RESP/TEMP Module6200-30-09710LCD9200-10-10612KEYPAD900E-30-04901RECORDER6200-30-09552MAIN BOARD8000-30-10123123POWER SET250V/5A10509-20-0009812VGND5VNLGNDBCONPCONSDASCLKTXDGND5V12VGND12VGND5VKRXDPLEDGNDBCONPCONSDASCLPLEDGNDGNDKRXDGND5VGND12VKTXDABS2GABGNDVABENCODER9200-30-10470ABS2GAB

8、GNDVABHLHC/VCGNDVideoGNDCRxDGND12VCTxD12V12VGNDGND12VNRxDNTxD12VETxDERxDGND12VRRxDRTxDGNDRRxDRTxDGNDGND12VNRxDNTxDPumpSTxDSRxDGND12VETxDERxDGND12VSTxDSRxDGND12VDC/DCDC/DCSHV-INLL-INLA-INRA-INRLECG SET0509-10-00090SHV-INLL-INLA-INRA-INRLAGIRREDI+I-P-DETAG1T2AG1T1TEMP SETAG1T2AG1T1SpO2 SET9200-21-1043

9、7AGIRREDI+I-P-DET12FAN9200-30-10552GNDFV+9200-21-104589200-21-104512.0 x63.96x39200-21-104529000-21-051489200-21-104349200-21-104489200-21-104569200-21-104499200-21-104462.0 x6CRxDGND12VCTxD/TE5VGNDGNDCLKNCDCLKGND/BKNCPP5PP7DSOGNDPP4PP6/RSTVCCGNDDSI9000-21-05144FGNDBV-BV+CO2 DC/DC Convector9000-30-0

10、5127MRSTMRSTCO2 ModuleMainstream Type:9000-10-07298PONPLEDPONPLED2.0 x8BDM口2.54x2x3AGNDRXD-RXD+TXD-TXD+2.0 x5NET SET509B-30-05875AGNDRXD-RXD+TXD-TXD+9200-21-10453VGA SETGND2.0 x2SPKGNDSPEAKER9200-21-104391111111111111111112.0 x41111111112.0 x4CO/IBP MODULE9200-30-10490STxDSRxDGND12VDC/DC12.0 x4STxDS

11、RxDGND12V9200-21-10447111IRREDI+I-IBP1 SET6000-10-02010CO SET0509-10-00090IBP2 SET6000-10-02010B1+B1-AG+5VAGTBAGTIB2+B2-AG+5VTIVssTBAGB1+B1-Vss+5VB2+B2-Vss+5V9200-21-104359200-21-10436115V5V5V1PBVbakVbakCRxDGND12VCTxD1CRxDGND12VCTxD2.0 x42.54x411Only use in MainStream TypeBATTERY BOARD9000-30-05178B

12、V-BV+PB9200-21-104362.54x42.0 x82.54x62.0 x62.54x62.0 x62.54x42.0 x32.54x82.54x82.0 x62.54x22.54x42.0 x52.0 x42.0 x42.0 x42.0 x42.0 x52.54x49200-21-104602.0 x59000-21-051562.0 x10 x22.54x3x29000-21-05144Sidestream Type:9000-10-07300PEAPPROVALSDESIGN CHECK R&D ENG. Q.C CHIEF ENG. DATEMINDRAYTITLEDoc

13、NO. SHEET 1 OF 1SIZE A3主 机 电 原 理 框 图REVECNDESCRIPTIONDRAWCHECKAPPRDATEFILE：Date: Software & Rev: Protel for Windows Ver 2.8Bytes:Time:REV CNC+8.3V+8.3VGND+18V11+18VGNDGNDGND+8.3V+8.3GNDGND12.54x212.0 x4DC/DC CONVECTOR9200-21-104419200-21-104382.54x22.0 x42.0 x5GND/HSBLUREDGREGND/VS/HSBLUREDGRE2.0 x6

14、/VS8000-21-10153GND0-2-GNDCK+VCCGNDGND2+GND0+1-1+VCCCK-1GND0-2-GNDCK+VCCGNDGND2+GND0+1-1+VCCCK-1.25x15GNDGNDNCNCGND2.54x512VGND5VBRGBacklight Convector900E-10-0491312VGND5VBRGNC119200-21-104421.25x5GNDRV+12Analog Output509B-10-059739200-21-1045712.0 x3ARxDGND12VATxDTTL/RS232 Convector9200-30-105321+

15、12VGNDGND+12V12.0 x82.0 x4Water Trap Set9200-10-10591WtTypeWtMTDGND+5VDS11.25x4Rx232GNDGNDTx232AG Module9200-10-10529CGNDNCAGNDAGNDNCPGNDO2g+5V ASNCCGNDO2pNCNCPGNDAGNDDGNDNCWtTypeWtMT+5V DSDGNDNCSRxD232TxD232FPV+STxD232DGNDNCDGNDRxD232DGNDRSTV+2.54X17X21O2 Module9200-10-10531AGNDNCRZpot+5V12.54x5x2R

16、x232NCNCO2PRZpotRZpotA-9200-30-104326200-30-09552Alarm Lamp9200-30-104712.0 x3YLEDCOM1RLEDYLEDCOMRLED2.0 x31NCNC-+电源部分 电源板为主控部分、测量部分、屏以及记录仪等供电，首先电源板把为主控部分、测量部分、屏以及记录仪等供电，首先电源板把交流电转化为交流电转化为12V12V、5V5V送给其它板件，并且为电池提供送给其它板件，并且为电池提供13.4V13.4V。 背光板也叫逆变器，为屏提供背光，供电电压为也叫逆变器，为屏提供背光，供电电压为12V12V 电池也叫备用电源，它为主控板提

17、供也叫备用电源，它为主控板提供12V12V电压电压 风扇电源为风扇提供监护仪组成 主控板 ECGRESPTEMP模块（心电呼吸体温） 血氧模块（SpO2板） 血压模块（泵板+泵+连接板） IBPCO（有创压模块） 二氧化碳模块（CO2板+吸入导管+排出导管） 麻醉模块（AG模块+O2模块）第四部分：常见问题分析 白屏、花屏等显示不良白屏、花屏等显示不良 黑屏的解决方法黑屏的解决方法 心电干扰大的解决方法心电干扰大的解决方法 呼吸不准的的解决方法呼吸不准的的解决方法 无创血压测量中遇到的问题及解决方法无创血压测量中遇到的问题及解决方法 有创血压测量中遇到的问题及解决方法有创血压测量中遇到的问题及

18、解决方法 二氧给碳测量中遇到的问题及解决方法二氧给碳测量中遇到的问题及解决方法 麻醉气体测量中遇到的问题及解决方法麻醉气体测量中遇到的问题及解决方法 机器黑屏否电源指示灯是否亮？风扇是否运转？保险丝是否正常？是检查市电、电源连接线正常？否是是否检查电源板输入端是否但短路？否更换保险丝正常是更换电源板正常开机是否有“ 滴、滴、滴” 自检声或外接VGA是否正常？按“ START” NIBP是否工作？是是打开机壳检查+12V、判断是电源板还是模块问题（包括转接板和按键板）否是打开机壳检查去CRT的+13.4V是否正常？CRT问题是检查CRT电源对地是否短路（正常阻抗为45欧左右）否检查电源13.4V

19、空载是否正常？是否是换CRT、电源板更换电源板否否打开机壳检查，除去所有参数模块负载，检查+5、+12、+13.4是否正常CPU板问题逐一检查负载，予以排除是否处理后正常?是否结束 5 50 09 9B B监监护护仪仪黑黑屏屏故故障障处处理理参参考考第五部分 实践拆机(以9000Express为例)接体温插座接体温插座 (P3)接心电插座接心电插座 P1接接主主控控板板P2接主控板接主控板 (P1)接主控板接主控板POWER(J1)逆变器逆变器(J6)(J6)接主控板接主控板PCON(J2)PCON(J2)BATTBATT（J5J5）接风扇（接风扇（J4J4）接记录仪（接记录仪（J7J7）第六

20、部分 重要板件简介1. 主控板1.1. 描述 主控板是监护仪的心脏，它完成系统控制、系统调度、系统管理、数据处理、文件管理、显示处理、打印管理、数据储存、系统诊断、故障报警等一系列任务。1.2. 原理框图 1.3. 原理介绍 主控板与外部的互连包括电源输入和多路串口、TFT屏接口、模拟VGA接口、网络接口、模拟输出等。板上保留BDM接口用作软件调试和软件下载。CPU System CPU是主控板的核心器件，CPU通过总线和I/O线与其它外围模块相连接，来完成数据通讯、数据处理和逻辑控制等功能。ColdFire系列系列32位微处理器位微处理器ColdFire MCF5206Nucleus实时操作

21、系统实时操作系统RTC RTC提供秒、分、时、日期、星期、月、年等日历信息。CPU从RTC中读取这些日历信息。CPU也可以改写RTC里的信息。DS1337实时时钟实时时钟(RTC)记录秒、分、时、星期、日、月、年信息记录秒、分、时、星期、日、月、年信息 具有有效至具有有效至2100年的闰年补偿年的闰年补偿 2线串行接口线串行接口 两个日历闹钟两个日历闹钟 振荡器停止标志振荡器停止标志可编程方波输出可编程方波输出 上电时默认为上电时默认为32kHz 采用采用8引脚引脚DIP、SO或或SOP封装封装Ethernet Controller Ethernet Controller支持IEEE802.3

22、 / IEEE802.3u局域网标准，支持10Mbps和100Mbps数据传输速率。CPU通过Ethernet Controller和以太网进行数据交换。AX88796L是面向嵌入式系统的是面向嵌入式系统的10/100M以太网控制器以太网控制器Analog Output D/A转换器把CPU送过来的ECG或IBP数字信号转换为模拟信号。模拟信号再通过Filter &Amplifier 电路进行低通滤波和放大，提供给外部。MAX5102低功耗、双路、并低功耗、双路、并行行8位位DACVRAM VRAM存储显示数据。CPU通过FPGA将显示数据存放到VRAM。FPGA从VRAM中获取显示数据，进行

23、处理，再送给相应的图形显示设备。FPGA还扩展出多路串口，这些串口和外部参数模块进行通讯。FPGA将收到的数据通过总线传给CPU，CPU将要发送给各外部参数模块的数据先通过总线发给FPGA，FPGA再转发给各外部参数模块。FPGA FPGA还扩展出多路串口，这些串口和外部参数模块进行通讯。FPGA将收到的数据通过总线传给CPU，CPU将要发送给各外部参数模块的数据先通过总线发给FPGA，FPGA再转发给各外部参数模块。XILINX XC2S50Motorola 32位嵌入式位嵌入式CPU结合结合50100万门国际最先万门国际最先进的大规模进的大规模FPGA构成高构成高速嵌入式硬件平台速嵌入式硬

24、件平台 Watchdog 上电时，为CPU、FPGA、Ethernet Controller提供复位信号；提供看门狗定时器输出和电压检测功能。(CAT24c161)CAT24Cxxx 是集是集E 2 PROM 存储器存储器, 精确复位控制器和看门狗定时器三种精确复位控制器和看门狗定时器三种流行功能于一体的芯片。流行功能于一体的芯片。 2. ECG/RESP/TEMP模块 2.1. 描述描述本模块提供三个参数测量功能，分别是心电（ECG）、呼吸（RESP）和体温(TEMP)。2.2. 原理框图2.3. 原理介绍 本模块通过传感器采集心电、呼吸和体温三个参数信号，并对采集来的信号进行处理，得来的数

25、据通过串口传送给主控板。ECG Signal Input Circuit 输入保护和滤波电路接收传感器送来的心电信号，滤除高频干扰信号，保护电路不受除颤高压和静电放电的损害。右腿驱动电路从导联线上取出50/60Hz的电源共模信号，然后再负反馈回人体，抑制加在导联线上的共模干扰信号，便于心电信号的检测。导联脱落检测电路检测心电导联是否脱落，并将信息传送给CPU。ECG Signal Process Circuit 差分放大电路对心电信号进行起第一级放大，同时抑制共模干扰信号。低通滤波电路滤除心电信号频带外的高频干扰信号。PACE信号就是心电起博信号，它对心电检测的干扰比较大，PACE抑制电路能抑

26、制PACE信号，以便于心电信号检测。主放大/滤波电路再次对心电信号进行放大和滤波，然后将心电信号送入A/D转换部分。Pace Detect 从心电信号中检测出PACE信号，将PACE信号传送给CPU。Temperature Detect Circuit 接收温度传感器送来的信号，放大滤波后送给RESP 呼吸测量基于阻抗法原理。当人体呼吸时，胸部的起伏造成胸阻变化，胸阻的变化调制高频载波信号的幅度。将调制后的信号再送给测量电路。本模块的作用就是生产高频载波。RESP Signal Input Circuit 将呼吸信号耦合到检测电路。RESP Signal Process Circuit 前级放

27、大电路先对呼吸信号进行放大和滤波。检波电路将调制在激励信号上的呼吸波检测出来。电平平移电路去除呼吸信号中的直流分量。主放大/滤波电路再次对呼吸信号进行放大和滤波，然后送给A/D转换部分。CPU System CPU System完成所有参数部分和A/D部分的逻辑控制；完成各个参数的数据处理；完成与主控板的通讯。A/D 将各参数电路处理之后的模拟信号转化成数字信号，并送入CPU部分进行进一步的处理。MAX191浏览浏览 低功耗、低功耗、12位采样位采样ADC，内置电压基准及关断模式，内置电压基准及关断模式Power & Signal isolate Circuit 为了保证人体的安全，提供与外部

28、电路的隔离； 为各部分电路提供电源； 实现CPU System与主控板的隔离通讯。3. CO/IBP模块3.1. 描述 本模块提供两个参数测量功能，分别是心输出量（CO）和有创血压（IBP）。3.2. 原理框图3.3. 原理介绍 本模块通过传感器采集心输出量和有创血压两个参数信号，并对采集来的信号进行处理，得来的数据通过串口传送给主控板。CO Signal Process CO参数采用热稀释法测量，传感器将两个信号注射液温度（TI）和血液温度（TB） 提供给 CO Signal Process Network。然后信号被放大，再经过低通滤波后，送到CPU System进行处理。IBP Sign

29、al Process IBP信号是差分信号，差分信号经共模滤波后，由差分放大电路进行放大，将双端信号变为单端信号。再经过低通滤波后，送到CPU System进行处理。CPU System 将各参数电路测得的模拟信号转化成数字信号； 完成所有参数信号处理部分的逻辑控制；完成各个参数的数据处理；完成与主控板的通讯。ADuC812内集成的内集成的ADC转换模块，包含转换模块，包含了了8通道、通道、12位、单位、单电源电源A/D 转换器。转换器。 Power & Signal isolate Circuit 为了保证人体的安全，提供与外部电路的隔离； 为各部分电路提供电源；实现CPU System与主

30、控板的隔离通讯。4. SPO2模块4.1. 描述 本模块提供血氧饱和度（SPO2）参数测量功能。4.2. 原理框图4.3. 原理介绍 血氧饱和度的测量方法是采集人体手指或脚趾在有脉搏情况下对于红光和红外光的透射光信号，再对此信号进行处理得到测量结果。根据受测者灌注情况和透光性的不同，要对发光管的驱动电流以及放大电路增益进行控制。Led Drive Circuit 为发光管提供驱动电流，驱动电流的大小可以调节。. MAX4603模拟开关模拟开关 SPO2 Signal Process 前级放大电路将光电流信号转换为电压信号，并进行第一次放大； 增益可调放大电路将信号进一步放大，并且增益可以调节；

31、偏置电路调节信号的动态范围，将信号送给A/D&D/A转换部分 A/D将模拟信号转化成数字信号，并送入CPU部分进行进一步的处理。D/A将CPU送来的数字信号转化成模拟信号，为Led Drive Circuit和SPO2 Signal Process Network提供控制信号。MAX5102低功耗、低功耗、双路、并双路、并行行8位位DACCPU System 完成整个电路的逻辑控制；完成SPO2参数的数据处理；完成与主控板的通讯。Power & Signal isolate Circuit 为了保证人体的安全，提供与外部电路的隔离；为各部分电路提供电源；实现CPU System与主控板的隔离通

32、讯。5. NIBP模块5.1. 描述 本模块提供无创血压（NIBP）参数测量功能。5.2. 原理框图5.3. 原理介绍 无创血压测量采用脉博振荡法原理。将围绕上臂的袖带充气，直到袖带产生的压力阻断上臂动脉血的流动，然后按一定算法要求逐渐放气，随着袖带压力的减小，动脉血随着脉膊的跳动，会在袖带中产生脉动，通过和袖带充气管路相通的压力传感器，可以产生一个随脉膊跳动的脉动信号。本参数模块对此信号进行处理得到测量结果。Valve Drive Circuit Valve Drive Circuit控制阀门的通断。本电路和Motor Drive Circuit一起完成袖带的充气和放气动作。Motor Dr

33、ive Circuit 控制空气泵的动作。本电路和Valve Drive Circuit一起完成袖带的充气和放气动作。并且提供电机的状态信号给A/D转换部分进行检测。NIBP Signal Process Network NIBP信号是差分输入信号，差分放大电路将双端的差分信号放大并转变为单端信号，同时将一路信号送给A/D转换部分，另一路信号送给隔直放大电路。隔直放大电路对去除信号中的直流成分，再进行放大后送给A/D转换部分。Over Pressure Detect 检测NIBP压力信号，如果压力值超过保护压力值，将信息传送给CPU System，由CPU System控制Valve Driv

34、e Circuit去打开阀门进行放气，降低压力。CPU System 完成整个电路的逻辑控制；完成NIBP参数的数据处理；完成与主控板的通讯。6. 记录仪模块 6.1. 描述 本模块用来驱动热敏打印机。6.2. 原理框图 6.3. 原理介绍 本模块接收主控板送来的打印数据，然后将其转换为点阵数据送往热敏打印机，并驱动热敏打印机进行打印。Step Motor Drive Circuit 热敏打印机上有一个步进电机来完成走纸操作，本电路用来驱动步进电机。Printer Status Detect Circuit 检测热敏打印机的状态，包括压纸轴的位置、热敏记录纸的有无、热敏头的温度。并将这些信息送

35、给CPU System。CPU System 完成打印数据的处理；完成热敏打印机和步进电机的控制；采集热敏打印机的状态，进行相应的控制；完成与主控板的通讯。7. 按键板7.1. 描述 本模块提供一个人机交互的接口。7.2. 原理框图 7.3. 原理介绍 本模块检测按键和编码器输入信号，将检测到输入信号转换为编码，发送给主控板。主控板发送命令给按键板，按键板根据命令控制指示灯状态和发声电路发声，实现声光报警。CPU&Audio Process Circuit&Watchdog CPU 检测按键输入和编码器输入信号； 控制LED的状态； 控制Audio Process Circuit； 定时清除看

36、门狗定时器； 与主控板通讯； Audio Process Circuit 产生音频信号，驱动喇叭发声。 Watchdog 上电时，为CPU提供复位信号； 提供看门狗定时器输出和电压检测功能。8. 电源板 8.1. 描述 本模块为其它板卡提供直流工作电源。8.2. 原理框图8.3. 原理介绍 本模块可以将220V的交流电或电池供电转换为5V和12V的直流电源，再用这些电源去给其它板卡供电。在交流电和电池同时存在时，由交流电给系统供电，并给电池充电。AC/DC 将高压的交流电转换成低压的直流电，为后级电路提供电源输入，并为电池提供充电电源。Battery Control Circuit 当AC和电池都存在时，控制AC/DC转换出的电源给电池充电。当没有AC存在时，控制电池成为供电电源，为后级电路提供电源输入。5V& 12V DC/DC 5V DC/DC将前级电路送来的直流电转变为稳定的5V直流电源，给外部板卡提供电源。 12V DC/DC将前级电路送来的直流电转变为稳定的12V直流电源，给外部板卡提供电源。78057805Power Switch Circuit 控制5V DC/DC和12V DC/DC部分的工作状态，实现开关机控制功能。Voltage Detect Circuit 检测电路各部分的输出电压，并将模拟信号转换为数字信号，送往主控板进行处理。 谢谢大家