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  • PLC控制在中药智能配药系统中的应用

    中药智能配药系统工作的过程是:首先通过医院内部局域网将在终端电脑上开出的处方传至药房配药主控计算机,然后由主控计算机在查询药品数据库的基础上形成配药指令并下达给配药机器,完成配药过程?同时,主控计算机在配药机器终端的液晶显示屏上显示患者信息,并驱动打印机输出处方的综合信息,将处方综合信息连同配药机器输出的配好的分帖包装中药一起交付患者使用? 中药智能配药系统的控制系统可分为机电控制系统和上位机软件控制系统,其结构框图如图1所示。 1 机电控制系统 机电控制系统为分层分布式结构,采用上位机+下位机+集成电路板的技术进行综合控制?其电路系统结构框图如图2所示?具体介绍如下: (1)上位机使用PC机,负责管理级和监控调度级的控制?上位机不采用工控机的原因是因系统对于界面?数据库处理及网络联系等均有较高的要求?上位机的主要功能是将人机界面输入的二进制编码信息通过RS-232串口传送给下位机,并对下位机的工作状况进行实时监控,完成药方打印和液晶显示?另外,它与药品管理信息系统之间的信息交互,是通过医院内部的局域网来进行并采用TCP/IP协议实现的。 (2)下位机负责设备级控制?其功能是接收并解码上位机发送的二进制配药信息,然后根据配药信息选定所需药品,驱动相应集成电路板进行下药控制,并驱动机械手进行定位?取出药品?包装成袋,连同打印药方一起交付患者?下位机之所以采用PLC而没有选择价格相对低廉的单片机,原因之一是为了满足中药配药机对高速运作的要求,X轴导轨和Y轴导轨均采用伺服电机驱动,而单片机对伺服电机的控制能力相对较差,很难做到精确控制;原因之二是中药智能配药系统对可靠性的要求很高,而单片机的稳定性与PLC相比要差一些,且容易受到外界电磁的干扰? (3)下药直流电动机的控制采用以ALTERA公司的ACEX1KACEX1K芯片为核心的集成电路板来完成?在该芯片中集成了在Max+plus II开发系统中用VHDL语言编写的控制?计数和定时功能?该电路板的功能是接收从PLC发来的命令和药品质量数,控制电动机的转数,在0.07g/转的精度下完成规定重量的下药?由于本系统使用了多达420个下药直流电机,因此采用可减少I/O点数及PLC布线的集成电路板?该系统的所有下药电机由28块集成电路板分别控制,每块集成电路板控制的下药部分相对独立?这样,检查和维修不受位置限制,具有较高的可靠性和性价比。 1.1 PLC控制 1.1.1 PLC配置 本系统PLC配置采用OMRON公司的C200HEC200HE型PLC,并在其基础上扩展了一个16点继电器型开关量输出模块C200H-OC225?一个32点晶体管型开关量输出模块C200H-OD215?两个16点开关量输入模块C200H-ID212和一个四轴位置控制模块C200HE-NC413?各模块的作用为: (1)两个输入模块用来接收配药机器中各种接触器的位置反馈或动作的故障反馈,对其配置无特别要求; (2)两个输出模块发出指令,用来操作配药机器?继电器型开关量输出模块驱动电流大,但不能频繁动作,因此用来控制所有电磁阀和各种直流电机?步进电机;晶体管型开关量输出模块则正好相反,且其输出为TTL电平,具有可以与其它集成电路接口的优点,用来驱动集成电路完成下药操作? (3)四轴位置控制模块用来控制四轴(X?Y?Z?U)互相独立的两个伺服电机和三个步进电机?在X?Y轴上分别配置了两个伺服电机,而三个步进电机由于工作时间互相错开,全部配置在U轴上?另外,X?Y轴上各有左右限位开关和原点接近开关3个,Z轴有原点接近开关1个,这样,共7个接近开关接到C200HENC413上?该模块以不超过10ms的响应时间从PLC内存取得命令,在500kp/s的高频脉冲下与PLC内存数据建立映射关系,完成通过修改内存数据定位伺服电机和步进电机的位置以及通过内存数据反馈伺服电机和步进电机的位置情况的功能? 1.1.2 伺服电机控制电路 在本系统中,配置了两个OMRON公司的SMARTSTEP A伺服系统,对X?Y轴完成定位操作,具体控制电路如图3所示?其中包括四轴位置控制模块C200HE-NC413?通用控制电缆R88A-CPU002S?伺服驱动器R7D-AP04H?伺服电机R7M-A40030-BS1(为带制动器的带键直轴圆柱形电机)?图中,CN1代表伺服驱动器,CN2代表与伺服电机同轴的分辨率为2000脉冲/转的光学增量型编码器用连接器,它可以完成从驱动器到伺服电机的具有位置反馈和速度反馈的闭环控制?在伺服电机中,M代表电机本身,E代表编码器,B代表动力制动器?由于固定脉冲代表固定距离,因此当伺服电机接收到控制系统发出的若干条脉冲指令后,就可以完成预定的定位?在本系统中,设置电机的分辨率为5000脉冲/转(0.072度/步),伺服电机连接的同轴减速器比例为3:1,其带动导轨移动的速率为60mm/转?因此,伺服电机带动导轨移动的速率为20mm/5000脉冲?伺服电机控制电路的控制原理为:位置控制单元从设备处得到各种控制信号,并根据不同药罐间的距离与20mm/5000脉冲的数据大致算出映射到四轴位置控制模块NC413NC413在PLC中的脉冲数据;然后通过通用控制电缆输出高速脉冲给伺服驱动器,由其驱动伺服电机,使之根据误差反馈自动微调该数据,最终达到精确定位的目的。 1.1.3 步进电机控制电路  步进电机驱动器与C200HE-NC413的连线类似于图3中伺服电机驱动器与C200HE-NC413的连线,而步进电机驱动器与步进电机间的连线则如图4所示?本系统中控制机械手摆动的步进电机采用STONE公司的86BYG250B,驱动器采用STONE公司的混合式步进电机驱动器SH20806CSH20806C;控制送袋与推袋的两个步进电机采用SANYO公司的103H548103H548,驱动器采用STEP公司的四相混合式步进电机细分驱动器ST4HB03XST4HB03X?步进电机的控制类型为不具有位置反馈功能的开环控制,控制方法为在确定运动起点与终点的基础上,将位移或角度改变以200脉冲/转(0.18度/步)为分辨率转变为脉冲数,写入映射在NC413NC413中的内存位置,从而控制步进电机完成定位。 1.2 系统工作步骤 系统中有各种电机?限位?定位用传感器以及与真空气泵连接的电磁阀,可以完成取空药袋?打开空药袋及封装?输送药袋等功能,其工作时序见图5。 1.3 PLC程序实现 利用OMRON的编程软件CX-Programmer完成梯形图的编写,程序包括如下六个模块: (1)初始化模块,其功能是将PLC的内存单元初始化,进行电气部分的归零操作,目的是为配药系统进行运转做好准备,防止误操作对系统造成不可挽回的破坏; (2)接收模块,其功能是接收上位机界面中输入的二进制编码的信息(包括药品种类?数量?贴数等),存入预先定义的内存单元; (3)发送模块,其功能是将药品种类?数量等按照数据库与伺服电机结构中已定义的方式分别转变为下药直流电机位置和转动圈数,并发送到集成电路板,完成下药操作; (4)反馈模块,其功能是接收来自集成电路板的直流电机转动停止(即规定重量下药动作完成)的反馈信号; (5)控制模块,其功能是在确定下药过程完成后,驱动机械手完成取空药袋?打开空药袋?定位及集药等任务,并驱动药袋封口装置动作,触发直流电动机带动皮带转动,送出药品;(6)故障处理模块,其功能是接收各处传感器反馈的接近或故障信号,随时停止系统的配药动作,以进行故障处理? 此外,在发送模块和控制模块中建立时间联系,使得在一次多贴药配药过程中,下一贴药的下药?取空药袋动作与上一贴药的封口?传输动作并行进行,缩短了配药时间? 2 上位机软件控制系统 上位机软件控制系统包括药品信息数据库和人机对话界面,前者主要存储医院的药品信息,包括名称?数量?价格?药性?有效期等;后者则与数据库建立连接,可以实现查询?开处方?药品管理?处方管理?打印?液晶显示等功能?其流程图如图6所示。 2.1 工控组态软件FIX32 FIX32是美国 Intellution公司开发的基于视窗的大型应用软件,包含动态显示?报警?趋势?控制策略?控制网络通信等组件?在本系统中,应用FIX32编写了主界面和系统运行的动态模拟显示程序? (1)主界面是上位机与下位机之间的连接桥梁,其功能是与VB编写的界面建立联系,激活配药控制界面和药品管理界面? (2)系统运行动态模拟显示的实现方式是首先在FIX32的DRAW模式下画出整个配药系统的模拟图,包括静止物体及各种动作显示,设定限位与故障反馈警报;然后在FIX32中对I/O点进行组态,并在数据库中建立各药罐?各动作I/O类型及其在下位机PLC中的地址?这样,当PLC中的程序开始运行时,相应地址中的模拟量或开关量便发生变化?这种变化可在配药系统动作的同时显示到动态模拟界面,使动态模拟同步进行?在配药系统封闭运行的情况下,其作用之一是可以从动态模拟画面中实时观察到系统的运作情况,之二是可在系统发生可反馈性故障时在第一时间得到提示,快速完成对故障的调整? 2.2 界面编辑软件VB 该部分软件包括取药与加药两个模块,均具有权限控制功能,用户需输入密码,可保证系统的安全性?VB界面框架图如图7所示。 取药模块的主要任务是与ACCESS数据库取得联系,将需要的药品名?数量?贴数等通过FIX32传入下位机中,完成取药操作?其中,在数据库中的药品名采用拼音查询,数量与贴数则可多次修改?同时,VB还要向液晶屏输出患者及处方信息,并完成处方打印? 在取药模块中进行了取药任务优化处理算法的设计,其目的是在医生开药顺序任意的情况下完成最短时间的配药过程?由于机械手在X?Y轴伺服电机的控制下的匀速行走速度为1m/s,因此时间最短即为行走路线最短,这个问题等价于典型的旅行商(TSP)问题?在本系统中,420个药罐分为前后两面各14行等距排列,每一面中又分左右两侧各7行,每行15个?此外,药罐位置每单位Y轴坐标与三个单位X轴坐标相同,且机械手对前后两面的取药由步进电机摆动控制?经过简单计算可以确定本系统中实际节点应为66个?采用新的禁忌遗传算法在VB中编程,该算法对多节点系统设置禁忌步长和松弛步长?引入张弛效应,与传统遗传算法相比,减小了可行解空间,提高了收敛速度? 加药模块为药品管理员专用,主要任务是从界面中修改数据库中货存药品的所有信息? 对散装中药实现定量配置的中药智能配药系统在控制方法上有多种创新,具有良好的人机界面,能在足够短的时间内对指定药方完成配药?该系统通过了上海市科委主持的专家鉴定,达到国内领先?国际先进的水平,在运行中情况良好,可靠性和安全性都得到了验证? 更多医疗电子信息请关注:21ic医疗电子

    时间:2012-04-20 关键词: 系统 plc 中的应用

  • 浅谈基于BIS-6550在医疗卫生行业中的应用

    系统概述 随着信息爆炸时代的到来,数字标牌系统的应用在人们的生活中随处可见。系统基于网络,覆盖医院大厅、住院部、候诊区、就诊区、药房、电梯间、通道等场所,通过数字标牌系统向患者及其家属提供挂号信息、能够更直观的为大众传播医疗常识、季节性疾病预防知识、各医生的看诊状况等相关新闻资讯、展示新型的药物公益广告和就医指南。 系统原理 数字标牌系统一般由分行发布端、网络平台、支行发布端、播放端和显示终端等五部分组成。 数字标牌系统可对多媒体内容的播放时间、播放次数及播放范围进行统计和记录,还可以在播放的同时实现更强大的交互功能,是一种以信息输出播放为目的,以信息发布传递为主导的软件系统。它通过将文本,图片,动画,视频,音频有机组合,实时的形成一段段连续的画面,并通过现有的各种显示设备,播放给人们观看,向人们传达各种宣传信息。 数字标牌系统采用了CS结构,主从式体系,可借助于现有的通讯网络,将信息传送到网络内的任何地方并播放输出。 系统优势 华北工控该款产品BIS-6550采用紧凑且采用无风扇冰翅外壳,使其整机性能得到进一步提升,系统采用Intel 945GSE+ICH7M芯片组,板载intel ATOM N270处理器。超低功耗、散热性好,保证系统高质量、安全稳定运行。媒体接口包括VGA,HDMI,S_VIDEO,TV-out,搭配高清硬件解码卡满足全高清视频格式的播放,可以随机播放丰富的动态高清数字信息及健康知识。内置的WIFI和千兆以太网提供灵活的网络应用环境,可选的外置USB无线高清电视调协器,兼容性强,简单易用。 系统框图 系统评价 客户在经过选型后选用了华北工控的此款系统,从系统自身来看是因为此款产品经过测试后,质量比较稳定,能满足长时间的高清播放,能兼容丰富的系统设备,简单易用。另外加上华北工控的性价比及高质量的服务都得到了客户的高度认可。 更多医疗电子信息请关注:21ic医疗电子频道

    时间:2012-05-09 关键词: 中的应用 bis 6550

  • 微波与射频在医疗领域中的应用

    多年来,微波器件公司一直为诸如核磁共振成像(MRI)系统等医疗成像应用提供器件。虽然成像应用继续提供了坚实的机会,但许多其它医疗应用领域也开始为无线微波和射频技术敞开了大门。例如,远程监控支持病人在家中的将诸如血压、脉搏等健康状况以无线方式发送给它们的医生。其它创新也在帮助医院和医疗中心得以跟踪个人的位置。在现有的成像市场和无线技术正在创造的新机遇中,医疗产业已成为一个实实在在的新市场,许多微波和射频公司都以此为目标。幸运的是,许多这样的机遇都只要求这些公司利用他们在电信和无线局域网领域已有的专业知识。 诸如MRI等成像设备的使用普及率在增加,目前全球每年要实施超过6千万例MRI诊断。它们通常用于诊断阿尔茨海默氏症(老年痴呆症)、癌症细胞和韧带撕裂等各种疾病和损伤。成像系统采用了多种射频/微波器件,包括振荡器、发射器和天线。例如,ADI公司现在就提供一款为提高成像分辨率而设计的20位数据转换器(DAC)AD5791。 AD5791具有真正的百万分之一(ppm)的分辨率和精度(图1)。AD5791具有±1LSB DNL的相对精度规范,确保了操作一致性。该DAC的低频噪声仅为0.025ppm,输出漂移仅为0.05ppm/C。如此低的噪声减少了不期望的图像伪影,从而降低了对多次核磁共振扫描的需要,因此病人可以在更短时间内得到诊治。输出可配置为标准单极(+5V,+10V)或双极(±5V,±10 V)范围。AD5791的3线串行接口工作时钟速率为50MHz。 图1:ADI单芯片DAC具有很高精度,能实现非常清楚的诊断成像图片。 分光镜应用是射频/微波技术在医疗领域的另一个增长市场,它本质上是通过把光照射在标本上实现化学分析。近日,安捷伦和德州大学达拉斯分校宣布计划创建一个毫米波和亚毫米波电子表征设施。该设施最初将支持针对医疗保健和安全应用对在CMOS上实现180到300GHz光谱技术的可行性研究。 Hittite Microwave公司的一个新比较器产品线也锁定光谱应用。该公司表示,这6款比较器具有如下特性:20Gbps的速率、150mW的功耗、120ps 的时钟到数据输出延时(图2)。通常情况下,它们具有最小60ps的可检出输入脉冲宽度,而额定的随机抖动仅为0.2ps。这些比较器支持±1.75V的共模输入电压范围,其典型过驱动和压摆率离差低于10ps。HMC874LC3C、HMC875LC3C和HMC876LC3C单片比较器具有带可编程迟滞的高速锁存特性,它们分别提供低摆幅PECL、CML和ECL输出驱动器。 该公司还发布了三款具有电平锁存输入的新的单片10GHz比较器HMC674LC3C、HMC675LC3C和HMC676LC3C。这三款比较器支持 10GHz输入带宽、同时具有85ps的传输延迟以及0.2psRMS随机抖动下的60ps最小脉冲宽度。它们具有10ps的过驱动和压摆率离差、小于 140mW的功耗。这些器件具有差分锁存控制和可编程迟滞,可被配置工作在锁存模式或作为跟踪比较器使用。与该系列其它器件一样,它们分别提供低摆幅 PECL、CML和ECL输出驱动器。 远程监控应用 在医院、诊所和家中,涉及无线网络的远程监控可能是最欣欣向荣的医疗市场。远程监控最吸引人的地方是它还可被用来与患者沟通及对患者提供教育。当然,需要同时发送和接收信息将对所需的设备和网络基础设施有不同需求。在伊利诺斯州进行的一项临床研究,就采用了远程监护来管理Gleevec这种药的施用。Gleevec是Novartis公司研制并生产的用于治疗慢性粒细胞白血病的药物。这项研究将评估一个以手机为基础的、称为eMedonline的个性化药物管理系统的使用情况。 在这项研究中,eMedonline作为一种“智能服务”,充分发挥了射频识别(RFID)和手机的无线功能,将智能手机变成一个药物传感器。手机以无线方式实时从药品包装上的RFID“智能标签”上读取、收集药物数据,它在监测病人报告结果的同时,有助于核实病人是否在正确的时间服用了正确的药物。手机内的数据被无线发送到一个安全服务器,借助服务器内的数据再进行临床审查和分析。可根据情况发送警报,以对漏服药物或不良情况实施干预,使它们不致成为严重的健康风险。这项研究的初衷来自于这样一个事实:病人往往不遵从医嘱。 近日在波士顿举行的一个旨在提升服药依从性的方案演示中,支持蓝牙的Vena吸入器实时并无线地记录服药剂量的历史数据。数据上传到称为Vena-Hub的以用户为中心的软件平台,当患者没按时服药时,就会对他们发出提醒。被用来从无线医疗设备这一生态系统采集数据的Vena-Hub,也是支持Vena的肺活量计的门户。将服药依从性和肺活量等数据与花粉计数等其它变量组合起来,形成一系列建议和有关信息,然后通过警报自动发送给用户。警报可能会通过在线阅读器、社区网络、电子邮件,甚至文本信息等形式发送。 远程监控的另一个好处是,专家将能够与农村地区的病人沟通,这些病人因而不必赶大老远的路。例如,AT&T最近宣布了与加州大学的一项协议。作为这项为期 3年、总价2,700万美元合约的一部分,AT&T将提供管理的网络服务以支持这项远程保健计划。美国加州远程保健网络是全州范围内由医疗保健、技术、政府及其它相关各方结成的联盟,该机构从联邦通讯委员会(FCC)的农村卫生保健试点项目寻求资金支持。该网络正在构建一个全州范围内的网络基础设施,它将小医院、小诊所与大医院及大医院内的专家连接起来。该网络完成后,将覆盖全州860多个站点。 无线网络标准也越来越多地用于资产跟踪项目。例如,Henry Mayo医院已与AT&T签约以部署AeroScout的Wi-Fi RFID资产跟踪和温度监控方案。作为洛杉矶县的灾害资源中心,Henry Mayo医院负责提供医疗设备、药品以及在发生紧急事件时对整个社会提供关照。 AeroScout的资产跟踪和管理方案旨在帮助医院在全院范围内跟踪,诸如病床、轮椅、轮床、病人自控镇痛泵和输液泵等关键资产的使用情况。此外,AeroScout的温度监控方案通过确保冰箱内温度满足药品、组织样本及其它对温度敏感的材料的保质所规定的温度范围,从而简化了为满足国际医院认证联合委员会条例相关要求的实施, 在加拿大魁北克的圣热罗姆卫生和社会服务中心,医院工作人员佩戴着Ekahau传呼机标签,这样就可容易地对他们进行定位。这个T301BD Wi-Fi寻呼机标签具有双向通信能力,使用户能够发送和接收文字信息。这些寻呼机还包括一个可以在遇到紧急情况时按下的专门按钮。Ekahau实时定位系统利用医院现有的Wi-Fi网络可在几秒内定位网络覆盖范围内、由钮扣电池供电的小标签。 这些产品和服务是当今医疗保健行业内更具主导性、并增长着的一些应用。随着技术进步以及宽带计划的实施,将会出现更多机会。这些新服务和系统的主干依靠无线网络来收集和提供信息。与此同时,微波公司将继续在成像等领域收获成功。诸多因素将带来一个增长的市场,它为各企业及其产品提供了盈利机会。 医疗应用中的无线技术 要进入医疗市场,重要的是要了解哪些无线标准是主导。有趣的是,主导技术就是诸如ZigBee或IEEE 802.15.4、蓝牙、IEEE 802.11x以及射频识别(RFID)等主流技术。展望未来,康体佳健康联盟(Continua Health Alliance)似乎将在很大程度上推动医疗保健领域内标准的发展。它的任务是建立一个使个人健康方案具有互操作的系统,以促进自主性并使个人和机构能更好地管理健康、保障福利。 康体佳健康联盟已批准ZigBee Health Care作为一种低功耗局域网(LAN)标准,用于专业环境、家庭、活动中心、大型校园内的传感与控制。ZigBee Health Care 是互操作无线设备的全球开放标准,可安全监测及管理慢性疾病、肥胖、老化这类非重大、低危险病症的保健服务。ZigBee Health Care 完整支持 IEEE 11073 设备。ZigBee Health Care 提供了不受干扰的无线连接,可在单一网络上支持数千部设备。ZigBee 能与 Wi-Fi 等其它无线技术和平共存,这是保护医疗设施内病患安全及确保应用时不可或缺的关键要求。ZigBee Health Care 设备可以与消费电子、家庭自动化、商业建筑自动化中已部署的其它 ZigBee 无线技术交互。 飞思卡尔等公司将ZigBee用于各种保健产品。新批准的ZigBee Health Care标准为具有互操作的低功率无线设备提供了一个全球性的开放标准。这样,它就确保了针对慢性病管理、老人护理、保健、住院管理和资产跟踪等非致命、非紧急保健服务的安全监测和管理。它支持一个网络内的数千台设备,并提供对IEEE 11073设备的完全支持,从而使每台设备都能够通过FDA认证。 ADI的工作在2.4GHz工业、科学和医疗(ISM)频段的模拟电路ADF7242,在IEEE 802.15.4模式下支持250kbps速率。这款收发器可用于实施基于诸如ZigBeeIPv6/6LowWPAN等协议的方案。ADF7242支持IEEE 802.15.4和GFSK/FSK双模工作模式,即同一款器件既能以250kbps的速率支持基于IEEE 802.15.4协议的标准,又能以2Mbps的速率支持采用GFSK/FSK调制方案的专有协议。 一年多以前,康体佳的第二版设计指南批准了低功耗蓝牙。低功耗蓝牙无线技术是4.0版蓝牙内核规范的主要特征,它使由纽扣电池供电、小巧的无线产品和传感器成为可能。这些小巧、低成本的方案预计会培育出各种医用表、远程控制和医疗传感器市场。 德州仪器(TI)是将蓝牙用于无线医疗应用的倡导者之一。该公司将其第七代蓝牙产品CC2560与一个嵌入式蓝牙栈整合起来,使其运行于其MSP430微控制器(MCU)。设计人员可以在一系列便携设备内,利用低功耗MSP430 MCU同时与模拟信号、传感器和数字器件连接。 当然,随着新的医疗服务的出现,将会涌现出更多的标准和技术,比如结合如长期演进(LTE)等第四代通信标准和WiMAX等宽带技术来实施医疗应用。 更多医疗电子信息请关注:21ic医疗电子频道

    时间:2012-05-11 关键词: 射频 中的应用 医疗领域

  • 服务器集群技术在数字化校园中的应用

    数字化校园的建设给我们带来了信息化的校园,但同时,高度的数据集中和业务应用的整合,也使对服务器环境的依赖达到了空前的程度,这使得对系统可用性等方面的要求变得越来越高。本文讨论的就是如何运用服务器集群技术在数字化校园的系统可用性等方面发挥出积极的作用。 1  面临的问题和思路 随着数字化校园建设的推进,伴随而来的是数字化校园的各种应用服务和数据量的急剧增长,各个级别的用户诸如教学、科研、管理、生活服务等机构和师生员工,对信息的收集、处理、整合、存储、传输和应用有了更深的认识。数据集中和各项业务整合的同时,核心业务对系统安全性能要求在不断提高,应用系统尤其是关键领域的关键性应用对可靠性要求也在不断增加,如何搭建并且应用真正高可靠性的服务器环境,已成为目前数字化校园建设中的迫切需求。 很显然,在传统的单机系统中,将应用集中配置在一台服务器上,往往存在巨大的潜在不稳定威胁,主要表现在可用性不高,负载不能动态平衡,且数据服务丢失危险性增大,维护和扩展存在困难等等。而采用服务器集群技术,可提高访问数据库的效率,提高可靠性和抗灾难性,这也是服务器集群技术最为显着的特点。 针对上述问题,在数字化校园公共基础平台搭建中,本例采用IBM BladeCenter刀片服务器,是一种HAHD (HighAvailabilityHighDensity,高可用高密度)的服务器平台。和传统集群技术相比较,刀片服务器中所集群的是一个包括独立CPU、内存、驱动器和网络组件等存储器的服务器板,通过专门刀片服务器中集成的交换网络实现集群。因此,其不仅在机房宝贵的空间资源上占有相当大的优势,而且通过小的“刀片”集群,可组建成一个性能非常高的刀片服务器集群系统,为数字化校园建设提供更加经济、技术成熟和可行的扩展方案。 通过刀片服务器集群,用以提供核心数据库服务、邮件、文件存储、Web服务和FTP服务等。并通过深入的资源和应用高度集成,结合统一身份认证系统,把目前最常用的教务管理、自动化办公、科研、设备器材、数字图书馆、网络教学、邮件、学生管理、财务管理、人事管理等系统整合在一起,最终提供统一获取信息和发布信息的个性化平台。 2  集群(Cluster)技术 利用集群技术可使一组相互独立的服务器在网络中表现为单一的系统,并以单一系统的模式加以管理。此单一系统为客户端提供高可靠性的服务,用于实现更高的可用性、更方便集中的可管理性以及更经济高效的可伸缩性。集群技术一般都用于Web服务器、应用服务器等,即没有共享存储的服务。 集群技术的主要特点可概括为:实现服务器系统的高可用性,实现最大限度地减少因服务器的故障而造成的损失;方便在集群扩展从而实现整个系统性能的升级;集群技术便于实现一体化的解决方案。 3  服务器集群 服务器集群是一组协同工作并运行集群服务的独立服务器,一个服务器集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器,各服务器之间通过内部局域网进行相互通信;当其中一台服务器发生故障时,它所运行的应用程序将由其它的服务器自动接管。因为响应的是相同的服务,因此在大多数情况下,集群中所有的计算机都拥有一个共同的名称,集群系统内任意一台服务器都可被所有的网络用户所访问,且是透明的,用户感觉不到任何差别。 在服务器集群系统中,每一台服务器都可承担部分计算任务,并且由于集群了多台服务器的性能,因此,整体系统的计算能力将得到提高。同时,每台服务器还能承担一定的容错任务,当其中某台服务器出现故障时,系统可以在专用软件的支持下将这台服务器与系统隔离,并通过各服务器之间的负载转移机制实现新的负载平衡,同时向系统管理员发出报警信号。 服务器集群与双机热备份技术有本质上的区别,即能否实现并行处理和节点机失效后的任务平滑接管。双机或多机热备份技术的原理是一台主机做服务器,其它主机做备份机,备份机在服务器故障失效时进行接管。而刀片式服务器所应用的集群技术,较传统集群又存在一定的差别,其更利于集群的形成和部署。 4  服务器集群技术在数字化校园中的优势 数字化校园建设中,服务器环境中的主要技术和产品首要综合考虑的是实用、可靠、经济、安全以及可扩展、可维护等性能。随着校园网用户和应用规模的扩大,服务器的整体性能必须能适应数字化校园这一发展变化。针对以上需求,服务器集群主要优势在于可以提供更高的可用性、更方便的可管理性以及更经济高效的可伸缩性,表现为可以得到一个较高的整体性能。 4.1  关键应用获得高可用性 应用服务器集群的最终目标之一,就是尽量减少服务器和应用程序的停机时间,以保证核心数据、关键应用和重要业务部门的信息和服务安全,实现校园网络及其应用系统的稳定高效运行。 服务器集群带来的高可用性不仅适用于提供静态数据的服务,而且适用于提供动态数据的服务,如公共数据库服务、学生管理信息系统等,且这些数据必须得到极为稳妥的保管,需要服务器提供足够强大的和可靠的磁盘冗余功能。在本例的实际应用中,通过采用三块刀片式服务器运行Oracle核心数据库服务,即属高可用性集群服务,目的是在系统出现某些故障的情况下,仍能继续对外提供服务,以最大限度地减少服务的中断时间。再如,通过服务器集群,资源(如Internet协议(IP)地址)的所有权会自动从故障服务器转移到与之并行工作的服务器。即当群集中的某个系统或应用程序发生故障时,通过约定的负载转移机制,群集软件会在可用的服务器上重新启动故障应用程序,或者将工作从故障节点分散到剩下的节点上,而这个过程对用户而言是完全透明的。这样,即使集群中的一个服务器意外停机,使集群的配备性能降低,但它依旧可以正常运作。 在进行硬件规划时,可以考虑根据应用类型的不同而划分出若干个集群,如有些校园网中就将网络教学平台中的服务器划分为前端服务器集群、中间服务器集群和后端集中存储三大组成部分。其中前端服务器集群包含多个Web服务器,中间服务器集群由数据库服务器、流媒体服务器、语音服务器和数据备份服务器等组成。 此外,在校园网中,其它网络应用服务诸如邮件服务、内部论坛、内部资源库服务和教学视频点播服务等等,是校园网络教学易造成瓶颈的关键应用,亦要求服务器能够处理成规模的客服端的并发访问,这些应用要求具有非常高的可靠性和弹力恢复能力,必须具有一定的容错能力,保障在意外情况下不中断用户的正常工作。4.2  集中和方便的可管理性 因为服务器集群是作为单一系统进行管理的一组独立的服务器,可以将群集作为一个单一的系统进行管理。管理员能够对所有集群资源的状态一目了然,方便将工作负载分配给集群之中的服务器,有利于对服务器进行“滚动升级”,极大减少了管理员介入管理的深度。同时由于每块“刀片”都是热插拔的,所以,系统可以轻松地进行替换,亦可针对计划释放集群中特定服务器进行维护,或在集群中插入新的“刀片”,提高整体性能,并且将维护时间减少到最小,确保了系统具有良好的可管理性及可维护性。 在服务器集群模式下,可以利用内置的转换器将以太网数据和管理网络,以及将新型的智能KVM(Keyboard,Video,Mouse)连接集在一起,从而实现服务器集群可以通过KVM转换板共享一套光驱、软驱、键盘、显示器和鼠标,以访问多台服务器,从而便于进行升级、维护和访问服务器上的文件,在很大程度简化了设备的连接和管理。显然,集群的服务器数越多,这一优势更明显。 4.3  系统完备的可伸缩性 数字化校园建设整体是一个循序渐进、不断扩充的过程,系统的可伸缩性性能是日后进行扩展必须考量的一个重要指标,也是数字化校园建设中长期规划的一个重要环节。在服务器平台搭建上,主要是指可通过增加容量扩展和跨越处理器进行负载平衡的能力。 随着需求的不断增加和变化,服务器集群提供了随着发展进行扩展支付的环境:向现有系统内添加节点的能力,并重新实现负载平衡机制。实际应用中所采用的刀片服务器在群集扩展能力方面,具有先天优势,只需要把各个“刀片”插入到刀片机箱中,利用自身的集群管理软件就可以很轻松地扩展刀片服务器群。 除扩展性能之外,服务器集群技术亦是实现负载均衡的基础。负载平衡意味着将相关应用和资源从繁忙节点转移到不繁忙节点,从而能从容应对大量的并发式访问请求,以减少用户等待响应的时间。或者,单个重负载的运算可分担到多台节点设备上做并行处理,使系统处理能力得到大幅度提高。 以Web应用为例,Web应用服务器集群系统,是由一群同时运行同一个Web应用的服务器组成的集群系统,即通过服务器集群技术将若干服务器划分为一个应用群组,以建立高可用性Web服务器集群,形成负载均衡集群。在这样的集群配置中,多台服务器可以执行同样的应用和数据库操作。在案例中,通过Linux Virtual Server应用层集群的部署,可提供和节点个数成正比的负载能力。 通过对数字化校园中诸如网络教学等应用的分析,Web应用占很大的比重,数字化校园的服务承载及业务处理的主应用服务器,主要完成来自Web服务器转发的业务处理请求。集群服务器将众多的访问请求分散到系统中的不同节点进行处理,从而实现了更高的有效性和稳定性。在外界看来,整体表现就像是一个服务器一样。均衡了集群服务器的负载,则达到优化系统性能的目的,而这也正是基于Web的应用于数字化校园门户所必须具备的特性。 4.4  快速的故障恢复能力 服务器集群把可用性和可伸缩性这两个优点集于一身,因此其快速的故障恢复能力是明显的。在故障服务器重新回到联机初始状态时,群集服务将自动在群集中重新分配工作负荷,将应用服务部署于刚加入的节点机中。 5  结束语 综合以上考量,服务器集群技术为数字化校园建设提供了实现高可用性、高可管理性和高伸缩性能的选择,从而为数字化校园整体性能的提升注入充足的动力。 参考文献 [1] 康小军,邵虹,刘吉涛.《负载均衡技术解决网络教学瓶颈》. http://www.media.edu.cn/,中国教育网络,2007-12 [2] 王虎.《服务器集群技术及其在视频网络中的应用》. 河南省广播电视优秀科技论文,2004 [3] 郎宇征,贾美英.《服务器集群为数据库系统搭台》. http://www.pcworld.com.cn/,2005 更多计算机与外设信息请关注:21ic计算机与外设频道

    时间:2012-05-23 关键词: 中的应用 服务器 集群技术 数字化校园

  • 浅谈计算机网络技术在医院统计工作中的应用

    医院管理是通过充分发挥整体运行功能,全面提高医院医疗、教学、科研、管理的水平,以期为患者提供更多、更好的服务,以医院取得最佳综合效益的管理活动过程。医院信息系统是以医院管理重要组成部分,医院管理和医疗活动中进行信息管理和联机操作的计算机应用系统,为医院所属各部门提供行政管理信息和患者诊疗信息。信息系统对所得信息的处理大致分为数据的收集;数据的集中加工、处理与分析和决策咨询与决策支持三个过程。 医院信息化的必要性在于:⑴由于现代医院病人的增多,在医院产生的诊断、治疗、消费、药品信息都必须记录在案,建立电子病例有利于为病人提供主动有针对性的个性化服务。⑵实现医院人事档案管理的微机化,网络化,提高检索的准确性和工作效果,可较好的满足医院的人力资源需求,建立一支素质较高的医疗队伍。⑶科研教学的素材的信息化储存检索,有利于搜集临床的各个方面的信息,完成医院的科研任务。⑷由于医疗业务及其各个辅助科室都会产生大量的数据,而这些数据对病人的诊断、治疗、评价、复诊等有重要作用,必须储存,而统一的数字化采集,存储,查询,统计分析就显得十分必要。 1  网络时代医院统计工作中存在的问题 信息时代计算机网络技术极大发展,影响力也越来越广,并为医院统计工作的顺利开展提供了技术支持和保障。但是,网络时代医院统计工作在计算机信息技术的利用方面仍存在一些亟待解决的问题。 首先,医院统计工作的开展过分依赖网络技术。信息时代,网络是医院进行统计工作的主要数据来源,但存在着采集信息相对分散、信息多人录入的问题。医疗信息具有不同的作用和用途,但医院统计工作人员将主要精力集中在网络数据方面,没有严格对网络传输数据的准确性进行及时严格的审查,经常出现月底才发现数据有误,但此时确定出错点需要花费极大人力和时间,修改的难度也比较大;此外,统计工作人员对网络信息的认识不够深入,没有将网络资源予以充分有效的利用。医院管理实现科学化、规范化,统计部门担当则会重要的信息提供者的重任,在一定意义上讲,医院统计信息质量对医院管理水平具有极其重要的影响。但当前医院统计工作人员没有充分认识到统计工作的重要性,没有关注网络系统中与报表关系不大的资料的统计和分析,不少极具价值的信息资源被浪费。医院人事档案是医院档案的重要组成部分,反映了医护人员的专业能力、思想品德、科研水平和工作业绩等方面的情况,是开发人力资源的资源库。只有在管理好人事档案,才能加强医院人事档案管理,促进医院人力资源管理工作。通过档案,可以了解过去,总结经验,为科学管理提供重要的依据。将查阅档案材料与实际考察的业务水平、个人素质、思想言行、历史情况等原始材料有机结合起来。 2  有效利用计算机网络技术,完善医院统计工作 2.1实行电子病例制度,强化信息质量控制力度 强化医院统计工作的重要基础和保障就是实行电子病历制度。电子病历制度可以提供及时、准确、系统的数据资料。病案首页不仅充当着医疗管理信息的重要载体,同时也是获取医疗统计信息的主要途径,只有确保病案管理实现规范化,统计信息真实性、准确性及完整性才具备有力保障。决策的准确性在很大程度上取决与统计信息的质量,所以,要集中力量严格把控好基础数据录入工作的质量关,强化网络数据质量管理力度及监控程度,促进医院统计数据信息质量监控机制的不断健全和完善,对每个环节实施严格仔细的检查,将缺陷发生率控制在最低限度,将医院统计工作数据质量环节控制及终末控制有机结合起来,对录入的信息进行严格审查,不规范、不合要求的病案不予录入,一旦发现问题及时向相关人员反馈,并做出相应处理。 2.2 深入认识网络信息,有效利用网络资源 当前形势下,需要进一步强化信息意识,对医院管理工作的开展以及现代化医院的建设中信息的重要性有全面而充分的认识。在医院信息中,统计信息具有双重功能,一方面其具有一般信息所具备的特性,另一方面,还具有一定的管理价值,在医院管理中发挥着决策支持的关键性作用。随着医院现代化建设的不断推进,统计信息需求量不断增加,统计资料深度、广度以及实时性要求不断提高。对于医院统计工作人员而言,一方面需要借助网络信息资源填写相关报表,向上级卫生主管部门汇报,定期向本院领导及相关职能科室提供统计信息,另一方面,要充分利用互联网资源共享优势,充分发挥统计监督职责,切实抓好网络中相关资料的提取、汇总、整理及保存工作,并监督指导相关科室报表工作的开展。除此之外,医院统计工作部门还需要积极配合医院管理、临床医疗及科研工作的开展,针对课题开展有针对性的统计和调查,从而向相关科室提供更加优质的统计信息服务,确保医院管理水平的不断提升。 2.3 不断拓展统计工作 医院统计部门为了更好的发挥自身职能,需要不断拓展职能范围,从本院实际情况出发,建立具有本院特色的数据查询及统计分析系统,借助此系统,可以全方位、多角度的对现有医疗业务数据进行查询和分析。除此之外,医院统计工作部门还要依托此系统出具质量更高、内容更丰富、深度更深刻的统计分析报告,切实担当起医院领导开展管理工作的智囊团的重任。 3  结语 随着信息时代的到来,计算机网络技术的影响力迅速扩张,对社会各行各业的发展产生一定影响,并逐渐成为医院开展统计工作的重要工具。进一步提升医院统计工作理论水平、实现医院统计工作的科学化及规范化已经成为时代趋势。网络环境下,医院统计工作开展方式也有所改变,例如在收集及整理资料方面,已经用计算机取代了传统的手工方式,利用计算机可以在互联网中自动提取并整理所需资料。但尽管如此,并不代表医院统计工作完全依赖于计算机,统计人员的素质及技能的重要性不可忽视,只有统计工作人员具备较高素质,熟练掌握相关统计技能,才能利用专业知识对网络数据进行科学严谨的分析和整理,将医院经营及医疗活动客观真实的反映出来,并对所产生的经济及社会效益做出评判。 参 考 文 献 [1]张瑄.网络环境下如何加强医院计算机信息系统管理.信息系统工程,发表时间:2011-01-20. [2]钟靖明,缑文海,冯艳慧,王玲.发挥网络技术优势 作好医院统计工作.中国医院统计,2004年 第04期. [3]陈春涛.数字化医院信息系统建设与实证研究.华中科技大学,发表时间:2008-10-01. [4]王书.网络环境对医院统计工作质量的影响.中国医院统计,2007年 第01期. 更多医疗电子信息请关注:21ic医疗电子频道

    时间:2012-05-31 关键词: 网络技术 中的应用 计算机

  • 广电技术在视频监控系统中的应用

    随着IP高清监控逐渐成为安防的发展趋势,越来越多的监控设备和管理系统在参考系数以及应用和功能等方面,与广电领域产生了更多的交集。安防现在经历的高清、网络、开放、智能等,如果广电领域不具备这些能力根本无从谈起。本文以广电领域ASMF系统技术、智能转场识别技术、MSB技术在安防行业的应用为例,探讨广电技术在安防产业中的发展趋势,以为业内人士提供借鉴。 近两年,安防行业高速发展,“平安中国”、“平安城市”以及奥运会的承办为我国安防产业的发展注入勃勃生机,也为我国的安防产业、企业提供了快速发展的机遇,带动了安防技术的迅速发展和提升。近年来的发展表明,安防技术的总体趋势是朝着高清化、智能化、网络化的方向大步迈进。而在广电领域,通过多年的发展,高清制播、图像智能化分析和全台网络化等技术已非常成熟,在各个电视台中已经普遍应用。 ASMF高码率可满足安防高清需求 最初,“高清”概念与标准是广播电视业提出的。主要有三种标准:720P、1080i、1080P,其画面宽高比定义为16:9。720P即是1280×720分辨率,1080i与1080P是1920×1080分辨率,后缀“i”和“p”分别表示隔行扫描与逐行扫描。其中,1080P是最高等级的高清视频清晰度标准。对于快速移动目标的图像采集,相比隔行扫描,逐行扫描可以获得更好的动态图像,隔行扫描将会产生图像晃动现象。高清视频编码最常用的编码格式是MPEG-2、MPEG-4、H.264和VC-1这四种算法。H.264相对于MPEG-2、 MPEG-4而言,其压缩效率是三种编码中最高的。(见图1) 编码结构 高质量、高效率的编解码器是高清图像处理的关键,能同时支持高效全格式帧精确编解码的技术是构建高清安防系统的必要条件。在广电,根据高清节目的内容采用了不同的码率,如低端的新闻、教育等节目的制作采用较低的18Mbps的码率,而高端的节目制作,包括电视剧、体育等一般采用200Mbps的码率。相对于安防4Mbps到10Mbps的高清码率,广电节目制作系统对高清图像的编解码实时处理要求远超过安防高清系统的要求。 我们知道MPEG系列压缩保准的数据流主要是由I、B、P帧构成的图像组(GOP)为一个单元,只有I帧是全帧(参考帧),而B、P是预测帧,在数据流播放过程中,若直接对码流进行切换,必须等到I帧到来,这样就产生了时延,延迟时间取决于图像组(GOP)的长度。是否不必从I帧作为入口,而做到精确任意帧播放和检索?这是可以的,在广电的非线性编辑系统中就实现了帧精确的播放和快速连续搜索,在播放和搜索过程中,可流畅地看到每一帧,并能精确地停在任何一帧(I、B、P帧),可以逐帧搜索,还可实现精确快速连续倒放和逐帧倒放搜索。同样,对于H.264、MPEG-4压缩格式也实现了毫秒级响应的帧精确定位。而在安防领域目前普遍只做到了秒级检索定位。 众所周知,高清意味着高码率,如何在实现高码率数据存储时,兼顾高安全性、高实时性、高性能的要求?为了解决这个问题,我们需从文件格式着手。MXF是英文Material Exchange Format(文件交换格式)的词头缩写,MXF被设计可用于包装MPEG–2数据流、DV数据流、YUV数据流、PCM音频文件以及几种格式的数据库文件(同步或非同步模式)。MXF可以同时处理打包多条轨道的音视频和数据库文件,它被设计为既支持流媒体传输又支持文件的传输。在专业广播电视环境中MXF被广泛使用,结合安防监控高清码流数据的特点,我们在MXF基础上设计了一种专用于高清图像存储的格式,称为高级媒体文件系统(Advanced Security Media Format)缩写为ASMF。 文件由文件头、文件体和文件尾组成。文件头作为文件的开始包含了该文件视音频轨道数、时间长度等基本结构信息,文件体用来存放视音频数据和对应的索引等信息,文件尾作为文件结束点,用来包含最终的媒体和元数据信息,同时可以利用其中的关闭与否的标记,来决定更新信息是否可用。 ASMF完全独立于操作系统,直接对磁盘进行读写操作,具有极高的I/O读写性能,全面满足高清系统读写要求。通过智能磁盘I/O调度算法,可有效避免磁盘读写“冲突”。分散式实时备份的ASMF RAID能够提供大于RAID0+1的数据安全性,确保磁盘意外损坏的情况下让数据不受到影响。(见图2) 文件系统格式 同时,ASMF文件支持通道、多个不同时间片断视音频数据的聚合保存。使得各个音视频片断之间建立关联,更加富有逻辑性。比如我们可以把一个案件相关的几个摄像头录制的场景,几个涉案人物对应的片段都存放在同一个文件中,与之相关的事件信息,场景描述信息,关键段落信息等元数据(MetaData)作为辅助和描述信息也保存在ASMF文件中,从而使资料使用过程中具有更好的访问性能和更方便高效的提取和操作。 ASMF文件格式支持内容的高效访问和快速“帧精确”定位。支持多层、分布、金字塔式的超级索引模式,定位时采用逐层分段查询访问的方式,能够快速精确定到文件中的任意帧及视频段,而不需要分析整个索引,极大地提高文件定位和响应。 转场智能识别技术在安防的应用 另一方面,广电领域中独具特色的智能化转场识别技术也可用于安防系统。转场是视频场景与场景之间的过渡或转换,例如在报道一家企业时,前一场最后一个镜头是在企业拍摄的产品,下一个镜头是在市场拍摄的产品,报道就由车间转到了商店,由生产转到了销售,这个场景的转换在广电领域就称为转场。当时这个转场智能识别技术被国外厂商所掌握,后来国内的厂商通过自主研发掌握了转场识别核心技术。 通过转场智能识别技术,能对存储的素材按转场进行镜头分割,自动生成该素材的分镜头列表,并提供快速的分镜头定位。从目的上讲,智能转场识别与安防的移动侦测识别的目标是一致的,都是通过检测图像的画面变化识别出不同的场景,不过转场智能识别技术属于更高级的视频分析技术,识别的精度更高。并且基于转场智能识别技术,可进一步实现图像的黑场、彩条、雪花的检测,这些技术在安防系统中可用于检测摄像机的工作状态,成为自动检测摄像机图像系统工作状态的技术手段。 在广电领域中,体育节目制作部门会经常制作一个足球精彩射门集锦,以前都是通过制作人员逐个浏览足球赛录像资料,将其中的精彩片段剪辑到一起,非常耗时,工作效率非常低。后来广电设备厂商针对这个问题研发了一个足球精彩度分析智能算法,能自动分析录像中足球射门镜头,并这些镜头自动剪辑成一个短片,制作人只需对剪辑完成的短片做出简单调整就可播出,极大地缩短了节目制作周期。这里的足球精彩度分析智能算法其实就是安防领域中提到的视频智能算法,通过识别画面中的人群密度,足球运动速度、球门的特征和守门员特殊的服装颜色等参数准确识别出射门的精彩镜头。 除了基于视频的图像智能分析外,广电还有语音的智能分析技术,主要用于分析播音员的声音,通过声音识别自动对齐屏幕下方的字幕。在安防领域该技术可应用到监控环境中的异常声响的识别,如爆炸声、枪声、呼救声等。 MSB在网络视频监控领域的优势 目前,随着网络视频监控的发展,视频监控开始向道路交通、企业信息化、家庭、教育、医疗等新的应用领域渗透。网络视频监控具有独特的优势,与模拟和数字监控技术相比,网络视频监控利用了TCP/IP网络,可以实现远程监控和低成本扩展监控范围。然而我们也应该看到,当前安防网络化的重点侧重在多个监控子系统间的联网,监控与相关业务、与工作流程的结合还比较少。在这方面,广电领域的MSB(媒体服务总线,见图3)高清全台网的技术体系架构就与用户的业务和流程结合的较好,通过在中央电视台、奥运会等项目的运用,取得了不错的效果,非常值得广大安防厂商在设计视频监控系统时借鉴。 高清系统结构图 在广电领域中,MSB是根据行业特点,以SOA为技术理论基础,结合多种开发技术及协议规范,用于电视台全台信息化建设的核心架构。MSB分为两个部分:架构和协议规范。从架构上讲,MSB是面向广电行业、各行业多媒体相关应用的基础平台及业务整合目标;以SOA思想为蓝本,吸收了SOA里ESB、BEPL等先进理念。具有SOA体系松耦合、协议转换、路由、流程定义等所有的核心优点;支持媒体总线功能。实现媒体文件的松耦合、格式转换、路由及交换功能;以“服务”为主的思路实现多个子系统的互联互通。从协议规范的角度来说,MSB用XML schema逐步定义了一套基于电视台典型业务抽象的业务规范;用“服务”、“接口”、“参数”具体表现了业务规范。 每个模块定义的主要功能如下: · 系统资源注册:实现各个系统提供的标准服务类别、技术体系类别等、通信地址等参数注册及存储; · 协议转换中介:以“技术实现无关的业务规范”为准则,实现了不同技术封装的业务协议的格式转换。还可进一步实现规范内容转换; · 媒体处理中介:实现了媒体的迁移、格式转换、媒体分析等功能间接口; · 信息总线:承载元数据通讯的逻辑链路; · 业务规范:完成了与技术实现无关的业务规范基础框架制定,并给出了和协议封装无关的XSD定义; · 媒体总线:承载媒体文件流动的逻辑链路; · 业务监控及管理服务:提供获取注册在总线上的系统服务状态,浏览系统运行日志,干预服务运行状态的服务接口; · 业务流程定义服务:提供按用户设置策略,定义几个系统间的服务执行流程的服务接口。 从宏观来看,MSB是一个总线的结构,其它业务系统都通过一个服务接口层插接在总线上。从整个概念来讲,它更像一块无源的工控机主板,里面驻留了一些基础的配置模块和路由模块。业务系统通过标准的插接件,接入到不同规格的接口上。 总的来说,广电领域的相关技术在安防领域中具有很大可移植性,为安防系统的建设、整合、发展提供了一个新的思路。一方面我们可采取拿来主义,将广电领域的先进技术借鉴到安防系统的建设中,另一方面,我们也要根据安防的特点做技术创新,共同推动智能高清监控时代的来临。 更多医疗电子信息请关注:21ic医疗电子频道

    时间:2012-06-26 关键词: 广电 视频监控系统 中的应用

  • 二维码在医疗行业中的应用

    二维码应用领域越来越广泛,从人们的日常生活到各个行业的方方面面,随处可见二维码的身影。现在,二维码又开始盛行于医疗行业。 在美国医疗行业,二维码的应用非常普遍。二维条码信息容量大,信息密度高,编码能力强,可以对文字、照片、指纹、掌纹、声音、签名等信息进行编码,并且它容易印制,成本低廉,纠错能力强,译码可靠性高。 医疗行业中几种有代表性的二维码应用场景。 场景一:记录病人的基本信息(如:姓名、年龄、血型、身份证号、紧急联系电话等),而且还包括病史、过敏史等医疗信息。帮助医生全面了解病人的情况,这种应用尤其适用于急救病人和老人,医生只要扫描一下二维码就可以快速确认病人的详细资料,完成入院登记并进行急救,不仅效率高而且准确,为病人急救争取了宝贵的时间。 另外,在需要转院治疗的情况下,病人的数据,包括病史、受伤类型、提出的治疗方法、治疗场所、治疗状态等,都可以传送给下一个治疗医院。由于所有这些信息的输入都可以通过读取二维条码一次完成,减少了不必要的手工录入,避免了人为造成的错误。 场景二:减少医护工作的错误。首先是在化验科应用的较多,用于化验物品的全程跟踪,避免混淆。其次是在病床100米之内,人、药物和设备的流动性都很大,一个护士通常要负责十几个病人,如何把出现错误的隐患消除到最低?在这方面,二维码有着非常广阔的用武之地。如果病人的腕带上有一个二维码,就可对病人进行有效识别。同时药品和检验容器上都贴上对应的二维码。护士在执行医嘱前要对这些信息进行核查,就可以最大限度地避免人为错误的发生。 在我国,医护领域有“三查七对”的说法,“三查”是指:操作前查、操作中查、操作后查;“七对”指的是:查对床号、查对姓名、查对药名、查对剂量、查对时间、查对浓度、查对用法。如果能有效地利用二维码进行“七对”,就能最大限度地减少操作差错。 场景三:用于医院进销存的物资及财务管理。物资管理一直是让医院头疼的一大难题,对物资进行条码管理,可以有效杜绝“跑、冒、滴、漏”等情况的发生,尤其对于手术室内的高值耗材,可以为医院带来可观的经济效益。 业内人士还列出了这样一组数据:中国人口是美国的4倍;中国医院是美国的两倍,美国大约有7000家医院,我国医院数量大约为13000~17000家;对于千张病床以上的医院,美国平均每个医院每年的入院人数是6万人,中国平均每个医院每年的入院人数则是3万人;中国医院的门诊与住院人数的比例为7:3;中国住院病人的住院时间较长,是美国的两倍。这些数据说明了什么?“对比后可以发现,中国医院的压力更大,对医生及护士的要求压力也更大,急需借助先进的技术手段帮助医生和护士提高效率、降低差错。” 更多医疗电子信息请关注:21ic医疗电子频道

    时间:2012-07-10 关键词: 中的应用 二维码

  • 温度测控技术在中药加速仪中的应用

    本文介绍了中药加速仪利用单片机和热敏电阻设计低成本温度测控系统的一种温度测量比值查表方法和温度脉冲加热控制法,并对硬件系统原理和软件设计流程作了简要描述。 1. 引言 在现代自动化控制系统应用中,经常对系统的温度、湿度、电压、电流、压力、流量等参数进行测量和控制。不仅在各行各业,而且在大、中、小型控制系统中采用温度测控技术。热敏电阻有反应灵敏、准确、体积小、成本低、稳定性好等特点,利用单片机和热敏电阻不仅可以解决对温度精确测量的技术问题,还可通过可控硅实现对温度的精确控制。本文以某中药加速仪的设计应用进行阐明。 2. 硬件电路设计 以热敏电阻为测量元件的At89C2051单片机温度测控系统电路原理图略可向作者索取。本文仅对中药加速仪温度测量与控制电路部分进行描述。 2.1温度测量元件 热敏电阻是一种新型半导体感温元件,具有体积小、重量轻、热感应快、灵敏度高、结构稳定、可靠性高、阻值精度高、一致性好的优点。热敏电阻可分为正温度系数和负温度系数两种类型。 负温度系数热敏电阻具有负的电阻温度特性,当温度升高时,电阻值减小;当温度降低时,电阻值增大,其阻值与温度特性曲线是一条指数曲线,非线性较大,在实际使用中要进行线性化处理,但比较复杂,一般只使用线性度较好的一段。如果测出热敏电阻的阻值,就可以间接的算出对应的温度值。MF52-3950型热敏电阻工作温度:-40℃~100℃;时间常数<=3.2S;耗散系数>=0.7 mW/℃;B常数:3950k。中药加速仪的工作温度为40℃~60℃;温度误差范围-2℃~2℃,根据以上情况温度测量元件选用MF52-3950型NTC热敏电阻器。 2.2温度测量电路与原理 用热敏电阻测温的硬件连接见图1。 图1中T1为测量点;TP2(P1.1)为参考电阻R3充放电端;TP1(P1.0)为热敏电阻网络充放电端。 将热敏电阻RT与R2固定电阻并联,当温度改变时,RT阻值改变。 (1)使At89C2051单片机P1.0(TP1)输出高电平(H)、P1.1(TP0)输出低电平(L),此时电阻R1、R2、RT与电容C1构成RC电路并充电。 (2)当测试点T1的电压达到三极管的导通电压时,三极管导通,测试点T2变为低,当89C2051单片机检测到测试点T2变为低电平时记录充电时间t1。 图1 热敏电阻测温 (3)使At89C2051单片机P1.0(TP1) 输出低电平(L)、P1.1(TP0)输出低电平(L), 让电容C1放电。 (4)放电完毕后,使At89C2051单片机P1.0(TP1) 输出低电平(L)、P1.1(TP0) 输出高电平(H),此时电阻R3与电容C1构成RC电路并再次充电。 (5)当At89C2051单片机再次检测到测试点T2变为低电平时记录充电时间t2。 采用充电的办法分别测出参考电阻R3的放电时间t2, 热敏电阻器电阻网络Rw的放电时间t1。则有下面的公式: Rw=t1×R3 /t2 式中Rw=R1+(RT+Rw)/ (RT×Rw) K= Rw / R3= t1 /t2 参考电阻R3在中药加速仪的环境工作温度内变化微小,可忽略不计。 图2 主程序流程图 热敏电阻温度与阻值的关系有:R=R25 X expB{1/(T+273)-1/(25+273)} 其中:T-被测温度 R25-热敏电阻25℃时的阻值 B-热敏电阻B常数 R-被测温度下热敏电阻阻值 通过以上公式,求出热敏电阻在不同温度下的阻值,可得到不同温度下的RT和 Rw阻值表,再求出对应温度下热敏电阻网络Rw与参考电阻比值表,也就是K值表,这样就得到了不同温度下K值与温度的对应表。K值可通过t1、t2求得,通过计算K值查 找对应表,就可得到对应的温度值。 2.3温度控制电路 At89C2051单片机对温度的控制是通过可控硅实现的,如单片机温度测控系统电路原理图所示。由At89C2051单片机P3.0发出控制信号,控制可控硅的通断就可实现控制温度的目的。At89C2051只要改变P3.0的接通时间就可调节温度的变化。由于中药加速仪存在热惯性和时间滞后等特性,为精确控制温度带来困难,可通过脉冲加热控制法控制温度。即通过测得的温度与设定温度的差值大小,分别采用不同宽度的脉冲,控制P3.0的接通时间达到控温的目的。 图3 外部中断0服务子程序流程图 图4 定时器0服务子程序流程图 3.软件流程设计 3.1主程序流程设计 温度测控系统的程序设计包括以下几个部分: (1)键盘扫描、键码识别及温度显示;(2)温度测量与处理;(3)温度控制;(4)过流保护;(5)出错告警。 主程序包括At89C2051的初始化、RC电路充放电处理、温度显示、过流保护及键盘处理。还包括中断服务程序的初始化、定时器初始化、标志初始化、单片机端口初始化等。 3.2外部中断0服务子程序 外部中断0服务子程序温度测量的主程序,用于执行放电操作、启动定时器1、记录放电时间、比值计算查表、判定是否有效温度与热敏电阻开路或短路。 外部中断0服务子程序在计算比值时,因为T2/T1值比较小,所以乘以100取整,再进行判断是否为有效温度值范围。在有效值范围内,通过查表得到测量温度。当超出有效温度范围时,可根据比值大小判断热敏电阻器开路或短路,作出报警处理。 在中药加速仪设计中采用比值查表法测量药包的温度,通过验证,测量温度的精度可控制在1℃之内,完全达到设计技术要求。 3.3定时器0服务子程序 定时器0服务子程序包括设置定时器、加热控制、定时判断、设置充电标志等。根据测得的温度与设定的温度差值,当温度差值大于3℃时,采用加热丝持续加热,快速加温至设定温度,程序控制At89C2051单片机P3.0发出控制信号保持可控硅持续导通。当温度差值小于3℃时,由于加热丝存在热惯性和时间滞后等特性,防止温度过冲,采用脉冲加热,程序控制At89C2051单片机P3.0发出脉冲控制信号,控制可控硅导通。当温度差值为0℃时,停止加热,程序控制At89C2051单片机P3.0发出控制信号控制可控硅断开。 通过在中药加速仪设计实际应用,采用程序控制脉冲加热法控制药包的温度,通过验证,设定温度与药包温度误差范围可控制在-2℃~2℃之内,完全达到设计技术要求。 4.结束语 利用单片机和热敏电阻设计温度测控系统的温度测量比值查表法和温度脉冲加热控制法,通过在中药加速仪设计中的实际应用,已得到充分验证。At89C2051单片机和热敏电阻体积小、重量轻、抗干扰性能强、价格低廉、结构稳定、可靠性高、灵活性好、一致性好、对环境要求不高的优点,应用简单方便。本文的温度测控系统仅是单片机广泛应用的一例,相信单片机的应用会越来越广泛。 本文作者创新点是阐述了利用单片机和热敏电阻设计温度测控系统的温度测量比值查表法和温度脉冲加热控制法,通过在中药加速仪设计的实际应用中,精确测量、控制中药加速仪药包的温度。 更多医疗电子信息请关注:21ic医疗电子频道

    时间:2012-09-03 关键词: 中的应用 温度 测控技术

  • 浅谈LED在皮肤医学中的应用

    采用光来治疗人类的疾病是一种很古老的方法,早在几千年前的中国等国家的时候就采用日光来治疗疾病。而LED作为一种新型光源,随着其生物学效应逐步被人们所认识,目前正逐步应用于医学中并发挥积极的作用,本文将对LED在皮肤医学中的应用进行详细地讲解与描述。 一、影响LED生物学效应的光学参数 LED的生物学效应取决于不同的光学参数,包括不同的波长、流量(fluence)、强度(power density)、辐照时间、连续波还是脉冲波以及在临床上的治疗次数、治疗间隔等。不同的波长可以到达皮肤组织的不同位置(如图1)。一般来说,波长越长穿透能力越强,在400nm处穿透的皮肤组织距离不超过1mm,514nm穿透的距离约0.5mm~2mm,630nm穿透距离约1mm~6mm。同时不同波长的光可以被组织中不同的色基所吸收。在临床上红光(630nm~700nm)常被用于治疗深层的皮肤组织结构,例如皮脂腺;蓝光(400nm~470nm)在光动力学治疗(photodynamic therapy,PDT)中用于治疗位于表皮的皮损;如果想到达皮肤的真皮层则需要更长的波长,如660nm的波长可以到达真皮的网状层从而对真皮中的皮肤成纤维细胞发挥作用,而这也是LED光源用于光子嫩肤的原理之一。表1列出了临床常用的LED光学参数。 二、LED在皮肤科医学中的应用 1.光子嫩肤(photorejuvenation) 光子嫩肤技术被定义为使用连续的强脉冲光在低能量密度下进行非剥脱方式的嫩肤治疗。自2000年问世以来短短几年内,光子嫩肤技术迅速普及全国,在各大中城市得到广泛应用,目前已成为改善皮肤光老化的主要手段之一,这种技术可明显改善皮肤皱纹、质地粗糙、不规则色素沉着及毛孔粗大等现象,已经得到众多技术专业人员和美容诉求者的认可。皮肤光老化的特征性组织学改变是真皮基质中弹力纤维变性和胶原纤维成熟障碍,从而导致皮肤出现松弛和皱纹。 研究发现可见光到近红外的LED光穿透皮肤表皮到达皮肤真皮层后,通过光热和光化学作用,促使弹力纤维和胶原纤维再生和重新排列,从而达到减轻皮肤皱纹、增加弹性的效果。表2列出了用于光子嫩肤的部分LED光源设备。 2.预防或治疗炎症后色素沉着 炎症后皮肤出现色素沉着在皮肤物理和化学美容中是常见的、很难避免的现象,特别易于出现在亚洲人群。例如在临床上为减轻激光治疗后皮肤色素沉着的程度,一般都避开紫外线过强的季节、嘱患者避免日晒、涂抹防晒霜等,但炎症后色素沉着还是很难完全避免。近年来有研究发现,660nm的LED光可以预防甚至可以治疗这种炎症后出现的皮肤色素沉着,这将会是皮肤美容界一个新的研究热点。 3.促进创面的愈合 可见到近红外的各种波段的LED光都可以促进外伤后上皮细胞的生长,促进创面的愈合。同时对于糖尿病患者下肢的慢性溃疡的愈合也有很好的治疗作用。 4.减轻炎症 已经有系列的研究表明LED具有抗炎的作用。研究发现635nm的LED光可以抑制牙龈的成纤维细胞释放炎症介质——前列腺环素E2(PGE2),从而减轻牙龈的炎症反应。在脉冲染料激光治疗皮肤光老化前如果采用LED光源提前照射,可以减轻染料激光引起的皮肤红斑、肿胀和疼痛等不适。在乳腺癌患者的放射治疗前采用LED光源提前照射可以减轻放疗的副作用。 5.疤痕的预防 瘢痕疙瘩是临床上影响美容而且治疗困难的一种皮肤疾患,是皮肤损伤后结缔组织过度增生所引起。患者往往具有瘢痕体质。在临床上开始为小而坚硬的红色丘疹,缓慢增大,产生圆形、椭圆形或不规则性瘢痕,高出皮面,呈蟹足状向外伸展,皮肤光滑、发亮,可伴有疼痛、瘙痒等不适。临床治疗困难、疗效不理想。有研究发现LED可明显改善患者的疼痛、瘙痒等不适感,使瘢痕变平,同时具有无创的优点。 6.其他作用 此外,LED还可作为一种不含紫外线的光疗仪器、用于光动力疗法、治疗脱发、减轻紫外线照射后的皮肤损伤等等。 总之,作为一种新型的光源,LED已经被逐步应用到皮肤医学中,随着对LED灯具的不断创新和医学上对于LED生物效应的机理研究,LED在皮肤医学上的应用将具有不可限量的前景。同时LED具有较高的安全性,可作为家庭医疗设备。 更多医疗电子信息请关注:21ic医疗电子频道

    时间:2012-09-12 关键词: LED 中的应用

  • 浅谈LED在皮肤医学中的应用

    采用光来治疗人类的疾病是一种很古老的方法,早在几千年前的中国等国家的时候就采用日光来治疗疾病。而LED作为一种新型光源,随着其生物学效应逐步被人们所认识,目前正逐步应用于医学中并发挥积极的作用,本文将对LED在皮肤医学中的应用进行详细地讲解与描述。 一、影响LED生物学效应的光学参数 LED的生物学效应取决于不同的光学参数,包括不同的波长、流量(fluence)、强度(power density)、辐照时间、连续波还是脉冲波以及在临床上的治疗次数、治疗间隔等。不同的波长可以到达皮肤组织的不同位置(如图1)。一般来说,波长越长穿透能力越强,在400nm处穿透的皮肤组织距离不超过1mm,514nm穿透的距离约0.5mm~2mm,630nm穿透距离约1mm~6mm。同时不同波长的光可以被组织中不同的色基所吸收。在临床上红光(630nm~700nm)常被用于治疗深层的皮肤组织结构,例如皮脂腺;蓝光(400nm~470nm)在光动力学治疗(photodynamic therapy,PDT)中用于治疗位于表皮的皮损;如果想到达皮肤的真皮层则需要更长的波长,如660nm的波长可以到达真皮的网状层从而对真皮中的皮肤成纤维细胞发挥作用,而这也是LED光源用于光子嫩肤的原理之一。表1列出了临床常用的LED光学参数。 二、LED在皮肤科医学中的应用 1.光子嫩肤(photorejuvenation) 光子嫩肤技术被定义为使用连续的强脉冲光在低能量密度下进行非剥脱方式的嫩肤治疗。自2000年问世以来短短几年内,光子嫩肤技术迅速普及全国,在各大中城市得到广泛应用,目前已成为改善皮肤光老化的主要手段之一,这种技术可明显改善皮肤皱纹、质地粗糙、不规则色素沉着及毛孔粗大等现象,已经得到众多技术专业人员和美容诉求者的认可。皮肤光老化的特征性组织学改变是真皮基质中弹力纤维变性和胶原纤维成熟障碍,从而导致皮肤出现松弛和皱纹。 研究发现可见光到近红外的LED光穿透皮肤表皮到达皮肤真皮层后,通过光热和光化学作用,促使弹力纤维和胶原纤维再生和重新排列,从而达到减轻皮肤皱纹、增加弹性的效果。表2列出了用于光子嫩肤的部分LED光源设备。 2.预防或治疗炎症后色素沉着 炎症后皮肤出现色素沉着在皮肤物理和化学美容中是常见的、很难避免的现象,特别易于出现在亚洲人群。例如在临床上为减轻激光治疗后皮肤色素沉着的程度,一般都避开紫外线过强的季节、嘱患者避免日晒、涂抹防晒霜等,但炎症后色素沉着还是很难完全避免。近年来有研究发现,660nm的LED光可以预防甚至可以治疗这种炎症后出现的皮肤色素沉着,这将会是皮肤美容界一个新的研究热点。 3.促进创面的愈合 可见到近红外的各种波段的LED光都可以促进外伤后上皮细胞的生长,促进创面的愈合。同时对于糖尿病患者下肢的慢性溃疡的愈合也有很好的治疗作用。 4.减轻炎症 已经有系列的研究表明LED具有抗炎的作用。研究发现635nm的LED光可以抑制牙龈的成纤维细胞释放炎症介质——前列腺环素E2(PGE2),从而减轻牙龈的炎症反应。在脉冲染料激光治疗皮肤光老化前如果采用LED光源提前照射,可以减轻染料激光引起的皮肤红斑、肿胀和疼痛等不适。在乳腺癌患者的放射治疗前采用LED光源提前照射可以减轻放疗的副作用。 5.疤痕的预防 瘢痕疙瘩是临床上影响美容而且治疗困难的一种皮肤疾患,是皮肤损伤后结缔组织过度增生所引起。患者往往具有瘢痕体质。在临床上开始为小而坚硬的红色丘疹,缓慢增大,产生圆形、椭圆形或不规则性瘢痕,高出皮面,呈蟹足状向外伸展,皮肤光滑、发亮,可伴有疼痛、瘙痒等不适。临床治疗困难、疗效不理想。有研究发现LED可明显改善患者的疼痛、瘙痒等不适感,使瘢痕变平,同时具有无创的优点。 6.其他作用 此外,LED还可作为一种不含紫外线的光疗仪器、用于光动力疗法、治疗脱发、减轻紫外线照射后的皮肤损伤等等。 总之,作为一种新型的光源,LED已经被逐步应用到皮肤医学中,随着对LED灯具的不断创新和医学上对于LED生物效应的机理研究,LED在皮肤医学上的应用将具有不可限量的前景。同时LED具有较高的安全性,可作为家庭医疗设备。 更多医疗电子信息请关注:21ic医疗电子频道

    时间:2012-09-18 关键词: LED 中的应用

  • 微型化技术在医疗器械当中的应用

    产品微型化技术已经是在其他的产品——比如在手机等消费电子产品——当中已经有过多年的开发和应用经验,相关的实验也已经有了若干年的历史。在CMET2010工艺工作坊中,上官东铠博士结合伟创力多年的经验介绍了微型化技术在医疗器械当中的应用。可以应用于医疗器械方面的微电子封装技术有很多。 三维组装几个途径,一个是Package,我们用的是叫in—line,这个工艺是2002年在伟创力实验室做出来的,2003年应用到西乡工厂大规模的生产应用。因为那个时候工艺用的是叫Package  Stacking。我们在2002年做出来的是什么呢?实际上做management和做in—line,全自动焊锡机把这两个同时一次完成。这个工艺一直到05年或者06年才在工业界上得到更大规模的应用。这个有什么好处呢?主要是从Package  Stacking方面有更大的灵活性,可以是两个management,现在几乎在手机里面都要用。 我想在医疗器械微型化里面也是可以应用到这项基础。其他做三维的组装还有哪些途径呢?产品内部有很多的空间还没有利用到,我们现在要做微型化,要提高功能密度,怎么能够利用产品更多的空间呢?柔性板为我们提供了这样的机会。比如说集成,包括半导体硅片的集成SoC、还有系统的集成(System  in  Package)、还有三维封装等等。 以及组装方面有小于8个毫米、或者0201、01005元器件的组装,三维的组装,柔性线路板的组装等等,在板级方面用这些手段也可以达到产品的微型化。具体来讲,以0201、01005元件的组装为例,现在这一技术已经在消费电子中应用了五年,但是在医疗电子当中还没有得到广泛的应用,因为要涉及到微型器件在工艺方面有比较高的要求:如器件的要求、PCB板的要求、器件的平整度、印刷过程的要求等等。 以及需要考虑到设计和制造之后的检测,以及最后的维修等等。 另外,有些器件可以直接集成到硅片上去,Die Stacking大家都很熟悉。我们通常要考虑硅片的使用领域,如果领域比较低,把几个重叠在一块,最终会是一个分层考虑的事情。还有Package  Stacking大家也很熟悉。比如说,Embedded  Components  in  PCB,进一步微型化,增加它的功能和密度。 从功能方面,特别是焊锡机器人对于高品质的应用,希望PCB和硅片的距离越约越好。从Embedded  Components  in  PCB和Flip  Chip方面会有一些考虑。现在这个问题还有很多的讨论,争论。因为它对成本到底有多大的影响,我们从微型化方面,从产品功能方面会得到一些优势,但同时又在制造成本方面会有一些影响。怎么来做这个决定还没有一个很清楚的东西。因此还需要再做一些工作,才可以将这一技术应用在医疗设备当中。 01005主要是模块的应用,基本的工艺是和0201很相似,但是要在工艺方面进一步细化,比如说,在焊膏的选择方面、焊接时可能要用到氮气、返修可能会十分困难等等。Flip Chip也有很多种类,比如Solder Bump可以到150微米,要实现Flip Chips在产品中的应用有很多事情是需要做的,设备有哪些要求,工艺方面有哪些要求等等。Fluxing因为间距非常细,所以用Flip  Chip就比较困难,还有Reflow需要用到氮气。氮气不是一定要搞到50个PPI。更多的用Au Stud Bump,为了要进一步微型化,最简单的办法就是Au  Stud Bump。

    时间:2012-09-19 关键词: 中的应用 医疗器械 微型化

  • iPhone和iPad在脑血管疾病治疗中的应用

    当前,医疗相关人员都非常关注iPhone以及iPad等移动设备会给医疗行业带来的影响。东京慈恵会医科大学脑神经外科高尾洋之先生介绍了关于利用iPhone以及iPad进行急性期脑血管障碍远程诊断的流程,彰显了现代移动设备在辅助治疗方面起到了越来越重要的作用。 有效利用重症患者“治疗之前的时间” 目前,在脑血管疾病治疗领域,人们非常关注“治疗之前的时间”。也就是诊治因血管阻塞发生的脑梗塞,其最重要的时间段就是治疗之前的时间。 若疾病发生的3小时之内,使用rt-PA这种血栓溶解剂可有效提升治愈率。若是在8小时之内,则可以使用2010年被认可的血栓摘除装置Merci Retriever等从血管内去除导致脑梗塞的血栓。欧美从2003年开始就在临床应用这种血栓摘除装置,近年来,临床研究报告了它的有效性。全美脑血管障碍协会以“TIME LOST IS BRAIN LOST”为口号开展号召活动,口号的意思是治疗之前浪费的时间越多,拖得越久脑功能就丧失的越多。 但是,受制于日本国内的医疗体制,日本很少有医院每天24小时都有脑血管专家值班。而且,从救护车运送,到医院之前的处理有时也会花很多时间,总之急救医疗体制方面还有很多问题。 移动设备让人随时随地能获得信息 在脑血管疾病治疗方面,患者的接收体制以及进行正确的早期诊断是至关重要的。因此,我们大学进行了一个开发新的远程诊断治疗辅助系统的项目。该项目于2009年10月启动,基于“能够在医院内、外任意场所获得患者信息,并且可以通过该系统征求专家的诊断建议”这一理念,旨在构建一种全新的医疗信息系统。 首先,就是采用近年来飞速发展的手机信息终端,我们把“无论谁,无论何时何地”都能接收到信息作为第一目标,将远程诊断治疗辅助系统「i-Stroke」作为手机(智能手机)应用程序软件进行开发(图1)。力求实现在必要时将紧急时刻所需要的图像,通过高安全性的虚拟专用网络(VPN:Virtual Private Network),使各模式(CT、MRI或DSA等)下都能简单且快速地阅读(图2)。此外,还配置了可自由构建并阅览三维图像的系统——这是迄今为止所没有的。 为了实现这些功能,我们和一家日本公司共同研究,开发出了图像保存通信系统(PACS:Picture Archiving and Communication System),目标是不管在什么样的情况下,都能快速转发并阅览图像。 图1 iPhone4上安装的i-Stroke 图2 左图MRI的图像显示。右图DSA的图像显示能以较高的分辨率高阅览 Stroke call功能兼顾医疗小组成员 本系统和以往的远程图像诊断系统不同,是涉及到辅助治疗的一个新的图像诊断治疗辅助系统。 i-Stroke不仅有图像发送功能,还有“Stroke call“功能——即当患者来医院时,能同时通知到所有医疗相关人员(医生,护士,医疗事务人员等)。这在脑血管疾病治疗领域,对医疗小组的充分支持来说,这是一个重要的功能,能够缩短呼叫全员的时间。本系统的功能中,也能显示来院后的时间、以及时间经过,这样就能实时了解到在某时点上,对患者实施的检查以及图像结果等(显示时间轴timeline),那么负责治疗脑血管疾病患者的相关人员就都能共享同一信息,进行迅速对应。 移动设备在互联互通中的应用 根据我们的经验,通过导入远程诊断治疗辅助系统i-Stroke,即便是只有1个当值医生,也能够询问听取各个医生的诊断意见,并能商讨治疗方法,这就有了非凡的意义。 在脑血管疾病的治疗方面,可选择的治疗方法很多,相比单独医生的判断,让专家和上级医生们共同进行治疗诊断,医疗安全性更高。在这种情况下,各专家和上级医生在一瞬间就能在手头上同时能阅览图像,会得到“仅靠语言所传达不到的”图像信息。而且,医疗信息也会同时发送过来,即便在院外也能进行判断。预想将来可以应用于医院之间的互联互通,例如根据其他医院的图像来进行治疗讨论、发送患者介绍信或者使患者手机上保存患者信息(血圧,既往病史,用药史等)等(图3): 图3 患者用手机应用程序能显示医院检查预约项目和门诊预约等待时间等 利用我们开发的远程诊断治疗辅助系统,对患者的诊断治疗能迅速进行。即使很少,也能增加可以救治的人的机会。哪怕1个人也能挽救很多患者的生命,希望本系统会对脑血管障碍医疗事业的发展有所帮助。通过使用远程诊断治疗辅助系统,会有助于改善误诊,以及目前医生逃避责任(让患者转诊)等问题。哪怕多救治1个脑血管障碍患者,也会减轻国家的医疗费用等等,希望医疗整体朝一个良好的方向发展。

    时间:2012-10-12 关键词: iPhone ipad 中的应用

  • wifi在医疗设备中的应用

    21世纪初,被称为Wi-Fi的无线局域网成为一种主流技术。笔记本电脑这类计算设备开始支持IEEE 802.11b标准,这种标准的最高数据速率为11Mb/s,工作在2.4GHz频段。在802.11b之后是802.11g,后者速率比前者快5倍,接着是802.11n,其数据速率可比有线网络速率。今天,Wi-Fi不仅被广泛用于计算类设备,而且被用于医疗设备,如成像系统、病人监护系统和输液泵。 绝大多数Wi-Fi客户端设备工作在2.4GHz频段。在这个频段只有三个非重叠的信道可用,因此每个Wi-Fi客户端设备和基础设施设备(如接入点(AP))必须工作在这三个信道中的一个信道上。当两个工作在同一信道上的Wi-Fi客户端设备或接入点设备相互靠得较近时,其中一个设备的发射信号将成为另一个设备的干扰或噪声。2.4GHz频段也是微波炉、婴儿监视器、某些无绳电话和蓝牙使用的频段。虽然一个Wi-Fi客户端设备只在一个信道上发射信号,但其它无线设备可能在整个频段上造成干扰。在许多医院,2.4GHz频段中的无线业务几乎达到饱和状态。随着Wi-Fi不断普及,确保2.4GHz频段上的可靠连接越来越具挑战性。 幸运的是,还有另外一个频段可供Wi-Fi使用,即5GHz频段。这个频段可以提供多得多的Wi-Fi信道(北美有23个)。由于很少有设备工作在5GHz,这个频段要相对干净许多。然而,5GHz频段的Wi-Fi部署有别于2.4GHz频段的部署。下面就讨论其中的一些差异。 1.多径 声波碰到物体会发生反射,并以不同的时间到达目的地,结果就形成了回波。当Wi-Fi发射信号碰到物体发生反射并以不同时间到达目的地时,也会产生多径传播现象。多径传播通常会对Wi-Fi工作产生负面影响,因为传输信号的接收方必须筛选并排序信号的多份拷贝,因为其中一些信号的到达顺序是乱的。5GHz频段中的多径传播效应要比2.4GHz频段更加显著。 2.覆盖范围 覆盖范围是指Wi-Fi客户端与接入点可以建立并保持连接的最大距离。因为波形特性、信号衰减、数据速率和发射功率等原因,5GHz时的覆盖范围一般要小于2.4GHz。 在室内,频率和信号传播距离之间呈反比关系——频率越高,信号传播的距离就越短。5GHz时的Wi-Fi使用的频率近似于2.4GHz的Wi-Fi所用频率的两倍(如图1所示)。因此,工作在2.4GHz频段的设备的覆盖范围通常要比工作在5GHz频段的设备大。   2012-10-8 11:42:50 上传   下载附件 (15.06 KB) 图1: 2.4GHz和5GHz的波形。 衰减指的是一个信号被物体吸收的程度。较低频率的无线电波渗透固体的程度通常要比较高频率的无线电波高。5GHz电波被普通建筑材料衰减的程度就比2.4GHz要高。另一方面,2.4GHz波形是水吸收的最佳频率。微波炉工作在2.4GHz就是因为食物中的水份很容易吸收这个频率的微波能量并产生热量。 较低数据速率的工作距离要比较高数据速率时远,因此在2.4GHz时的较低数据速率也能导致更大的覆盖范围。工作在2.4GHz频段的Wi-Fi无线电设备支持802.11b(包括802.11g或802.11n),而802.11b支持的数据速率要比5GHz频段中的802.11a和802.11n标准低。 然而,802.11b的1Mb/s和2Mb/s最低速率对今天即使是最中等性能要求的网络设备来说也是不够的。一些医院关闭了这些最低速率,即使它们支持更大的范围,因为工作在如此低数据速率的连接没有任何实际好处,还会降低802.11g设备的性能。 影响覆盖范围的最后一个因素是发射功率。因为5GHz时的发射功率一般要比2.4GHz时的发射功率低,因此5GHz的覆盖范围要小于2.4GHz。 在基础设施中采用802.11n的优势 通过充分利用802.11n在Wi-Fi基础设施中的优势,医院可以在5GHz范围内实现显著的性能改进。802.11n的两大特色功能——发射波束成形(TxBF)和最大比例合成(MRC)——实际上是利用了多径传播。通过使用支持多根天线的双频段802.11n接入点设备,医院可以改进覆盖图形和所有Wi-Fi客户端设备的覆盖范围,甚至是那些不支持802.11n的设备。 接入点设备利用TxBF可以在每根天线上发送信号的不同拷贝。无法接收来自某一根天线的信号的客户端设备可以接收来自另外一根天线的信号。在没有TxBF时,客户端设备在接入点范围之外;有了TxBF后,客户端设备就可能在覆盖范围之内了。通过填充零区或死区,TxBF可以增加发射距离。 TxBF可以增强发射性能;MRC可以增强接收性能。借助MRC,接入点设备的每根天线都是来自客户端设备信号的潜在接收者。当某根天线无法接收客户端设备的发射信号而另一根天线可以时,客户端设备就处于有效覆盖范围内。通过填充零区或死区,TxBF可增加接收距离。 虽然TxBF和MRC增加了覆盖范围,但干扰却会减少覆盖范围。射频干扰在2.4GHz频段非常普遍,它将提高本底噪声,降低信噪比(SNR)——发射信号和周边干扰之差。随着信噪比的降低,覆盖范围将变小。因此2.4GHz频段中工作设备的不断增多一定程度上抵消了这个频段的范围优势。 当医院的Wi-Fi基础设施支持双频段802.11n时,5GHz时覆盖范围的少许减少可以由这个频段干扰相对较少而带来的可靠性提高来补偿。由于所有802.11标准都具有速率偏移功能,当工作在距接入点设备相同的距离时,5GHz频段的客户端设备的工作数据速率要比2.4GHz频段稍低一些。 机动性 当Wi-Fi客户端设备启动时,它必须寻找一个可以连接(关联)的接入点设备。当它与该接入点的连接变得不稳定时,它必须找到一个能够提供更好连接的接入点。搜索接入点的这个过程被称为扫描。共有两种扫描类型: 1.主动扫描 对于可能有接入点设备在上面工作的每个信道来说,客户端设备会发送一个探测请求,然后等待接收探测响应。客户端设备将根据探测响应判断哪台是它可以关联的最佳接入点设备。 2.被动扫描 与发送探测请求不同,客户端设备在每个信道中侦听由接入点设备以定期间隔发送的信标帧。 接入点设备将在20ms内响应探测请求,而接入点设备可能要花100ms甚至更长时间才会发送一个信标。因为客户端设备在每个信道上等待来自接入点的信息所花时间较少,所以主动扫描比被动扫描更加高效。 在做主动或被动扫描时,客户端设备不能收发有效载荷数据。正因为如此,长时间扫描对于要求持久网络连接的应用来说具有负面影响。 5GHz频段有一个独特的Wi-Fi特性,即动态频率选择(DFS)。在全球许多地方,被称为DFS信道的一些5GHz信道由优先级比Wi-Fi设备高的天气和军事雷达系统所用。表1显示了5GHz信道,表中详细列出了法律范畴内规定的可用DFS(D)和非DFS(√)信道。 表1: 该表显示了5GHz信道。   2012-10-8 11:42:50 上传   下载附件 (15.02 KB) 在DFS信道上发射信号之前,接入点设备必须先侦听雷达系统是否存在。如果接入点设备检测到雷达,那么接入点设备必须将该信道标记为不可用,然后转移到未被占用的信道,并指示所有关联客户端设备做同样的事。 由于无线客户端设备不能检测雷达的存在,因此它们必须先对每个DFS信道进行被动扫描,以便检测接入点设备是否在这个特定信道上发送信标。一旦检测到信标,客户端设备就被允许执行主动扫描,并在这个信道上连接接入点设备。如果接入点设备后来检测到雷达并转移到另一个信道,那么客户端设备必须转移到相同的信道(以保持与该接入点设备的连接)或漫游到另一个接入点设备。 由于被动扫描时每个DFS信道要花几百毫秒时间,因此对于要求持久网络连接的设备(如医疗设备)来说不鼓励使用DFS信道,特别是在拥有15个DFS信道的FCC和ETSI法律范畴。 建议 对于医院的网络管理人员来说,5GHz频段在覆盖范围和机动性等方面要比2.4GHz面临更大的挑战。然而,5GHz频段非常吸引人,因为它能提供更大的网络容量和相对干净的空中电波。随着时间的推移,在医院Wi-Fi网络中采用5GHz的需求将越来越大,因为2.4GHz频段由于各种设备的过度使用而变得越来越拥挤。 下面是在医院中使用5GHz频段时的一些建议: 接入点设备放置:由于工作在5GHz频段的802.11a和802.11n标准提供的数据速率不低于6Mb/s,因此接入点设备放置的位置应确保客户端设备能保持6Mb/s或更高数据速率的连接。当放置的接入点设备要求工作在指定数据速率时,接入点设备之间的距离应该根据5GHz要求而不是2.4GHz要求来确定。 802.11n:双频段802.11n基础设施可以给所有Wi-Fi客户端无线设备带来好处,比如更加可靠的连接和更大的覆盖范围。在资源允许的条件下医院应升级到双频段802.11n基础设施。 DFS信道:虽然5GHz频段中可用的信道数量可以提供更大的网络容量,但也会导致更长的扫描时间,从而影响到性能和可靠性。当只允许被动扫描时尤其如此,就像DFS信道那样。因此,除非绝对必要,网络架构师不应将接入点设备配置为工作在DFS信道上,并且应该将这些信道从医疗设备的扫描清单中删除。

    时间:2012-10-26 关键词: Wi-Fi 中的应用 医疗设备

  • 新型微型传感器特征及在医疗仪中的应用

    1、前言 当今,具有智能传感器">传感器技术捡测头的呼吸医疗监视仪已经闻世,这就比较理想地解决了对各种情感和呼吸之间联系作大量研究的问题,并且可以用来真实纪录一个人的呼吸状况及其变化。 在此本文对呼吸监视仪中用微型传感器">传感器-硅压阻式传感器">传感器(SPRT)与MAX1450或MAX1457信号调理器组成新型智能传感器">传感器及在技术方案中的功能作一个分析与介绍。 2、呼吸医疗监视仪与智能传感器">传感器及技术(其组成框图,见图1所示) 2.1呼吸医疗监视仪(见图1下面所示)     该监视仪的用途是用来监视呼吸状况,并能给出大致的呼吸深度。这个监测仪监测一些可以用来评价焦虑程度的重要参数:呼吸频率、呼吸的均匀程度以及呼气和吸气之间的间歇。平静、积极的情绪通常会导致呼出长于吸入,二者时间之比的参数,能从一个方面揭示人的焦虑程度。相对较高水平的胸呼吸(相对于腹呼吸)也可说明焦虑程度。监视仪对胸呼吸的观察反映出监视仪具有大量的可视信息功能。 2.2智能传感器">传感器技术 图1中的呼吸监视仪采用硅压阻式传感器">传感器(SPRT—Silicon piezoresistance transducer)检测吸入与呼出时对应压力的降低和增加。SPRT的输出被馈入一个MAX1450或MAX1457信号调理器芯片,而MAX1450或MAX1457信号调理器芯片又对SPRT的进行驱激励(或用电流源激励),其SPRT固有误差又被馈入MAX1450或MAX1457之后并被校正,然后将经过补偿的电压信号送入具有12位的模数转换器(ADC)MAX1202。ADC输出(数字化的压力信号)进入一个PC接口MAX3232,并被转换为RS-232电平。最后信号被传递到PC机系统,这样就可以显示出呼吸波形,并对以上所述参数进行分析。 3、关于硅压阻式传感器">传感器(SPRT) 3.1硅压阻式传感器">传感器(SPRT)检测原理 硅压阻式传感器">传感器一般配置为一个紧密的惠斯登电桥。当有压力施加到SPRT的敏感电桥的桥臂时(见图2a所示),对角桥臂的电阻值R将发生相同方向、相同大小的改变,即R+△R和R-△R。当一个对角桥臂上的两个电阻值在压力的作用下增加时,另外一个对角桥臂的电阻值降低,反之亦然。对于SPRT半敏感电桥(见图2b所示),则只有半边桥臂的电阻值发生改变。不管是全桥还是半敏感电桥的传感器">传感器都具有高灵敏度(>10mv/v)、良好的线性、温度稳定性及无信号滞回等优点,其测量范围可上至破坏性极限。     3.2硅压阻式传感器">传感器的应用 当今,由于新的IC技术已经能够精确校准SPRT,所以将硅压阻式传感器">传感器应用范围从中、低精度检测扩展到高端领域。弥补了以往SPRT通常只能用于中、低精度检测,而对高端产品非要采用昂贵的应变计等不足之处。但要应用硅压阻式传感器">传感器必须解决误差补偿-校准技术,才能提高精度。为此,首要的是应对硅压阻式传感器">传感器的误差作分析。 4、关于硅压阻式传感器">传感器(SPRT)误差 校准SPRT传感器">传感器的主要困难在于它们的误差幅度范围很宽,采用不同工艺生产的SPRT传感器">传感器具有不同类型的误差和误差范围。甚至由同一个制造商提供的同一型号传感器">传感器的误差幅度,两者之间也会有轻微的差异。SPRT传感器">传感器的误差因素包括:满偏信号随温度变化的强烈非线性(高达1%oK);很大的初始失调(可至满偏的100%或更高)以及失调随温度的强烈漂移等。在一定限度内,这些缺陷可以由电子电路加以补偿。 一定温度下,图2(a)(b)所示的两种类型SPRT桥路电阻(Vcc和地之间的等效电阻)能够在很宽的压力范围内保持相当的恒定,然而,随着温度的上升,桥路电阻显著增加,如果电桥由恒流源驱动,桥路电压(指Vcc和地之间的等效电阻与恒流源输出电流的乘积)就会增加。当桥路电压随着温度的升高而增大时,则SPRT灵敏度也随之升高。另一方面,如果保持桥路电压恒定,SPRT的压力灵敏度又会随着温度的升高而降低。因此,SPRT的压力灵敏度受两种互相对立的因素影响:温度和受温度影响的桥路电压。这种桥路电阻或桥路电压的变化可以彼现代信号调理电路IC加以利用,来校正SPRT灵敏度在温度范围内的误差。值得一提的是,此类信号调理电路IC均可通过桥路电阻的变化来校正灵敏度随温度的改变。根据SPRT产生误差的主要因素的分析,便可有的放矢地进行校正与补偿。以下将对目前常用的传统校正与现代校正及简化补偿方法作介绍。 5、传统校正方法 图3电路为传统校正方案     它可以补偿SPRT精度至适当水平,并可以对SPRT失调、失调的温度漂移(OFFSETTC)以及SPRT灵敏度的温度漂移进行调整。而与SPRT灵敏度温度漂移相关的是满偏榆出(FSO)的温度漂移,这两个参数(指SPRT灵敏度温度漂移与满偏榆出的温度漂移)的温度特性互成正比,电路中的调零电阻Rjz用来补偿传感器">传感器在室温下的失调电压,温度敏感电阻Rts和Rtz(或R''tz)用于校正温度误差。前面提到,桥路电阻随着温度上升而增加,使传感器">传感器两端的电压Vo+Vo-()也增加,这个增加的电压△Vo+Vo-会使传感器">传感器的灵敏度上升,也就是说,在给定压力下它将输出更高的电压。 然而,如果保持传感器">传感器两端电压恒定,传感器">传感器的灵敏度就会随着温度的上升而降低(或称负向灵敏度系数),但因为桥路电阻受温度影响而增加时,它所引起的灵敏度正向变化系数是大于负向灵敏度系数,所以,满偏输出(FSO)趋向于随着温度增加而增加。电阻器Rts可以在温度上升时旁路掉一部分桥路电流,从而抵消上述效应。类似地,Rtz或R''tz可对失调的漂移进行校正。电路中选择Rts还是R''tz取决于失调的温度漂移方向。 这种传统校正方法的优点是程式简单、廉价,但主要问题是各个补偿元件之间互相影响,使校准非常困难,并限制了所能达到的精度,该校正技术也不便于采用电子调整。 6、现代校正-补偿技术 由于SPRT的误差幅度范围很宽,因而必须要用通过现代与简化补偿法来校准。目前现代校正-补偿技术是采用MAX145新型信号调理芯片与SPRT的组合,即成智能传感器">传感器与技术。 用一片信号调理MAXl457 IC以驱动呼吸监视仪的硅压阻式传感器">传感器(SPRT),并校正传感器">传感器的误差。MAXl457它带一个用于驱动传感器">传感器的受控电流源和一个用以采样传感器">传感器桥路电压的ADC(模数转换器)。 MAXl457还包括一个可编程增益放大器(PGA),用于放大传感器">传感器的差分输出;以及5个数DAC(数模转换器),用于校正各种不同的传感器">传感器误差。由于传感器">传感器输出的是微弱信号,PGA的输出电压还不足以驱动ADC。为此,MAXl457的内置运放可用来提升PGA的输出至合适的电平。 由于桥路电压随温度而上升,这种温度相关性可以用来补偿满偏输出(FSO- Full span output)的温度误差。对于恒流源激励电桥,满偏输出(FSO)随着温度上升而下降,造成了满偏输出的温度相关误差(FSOTC)。然而,如果使桥路电压随着温度以一定的速率上升,恰好补偿掉满偏灵敏度随温度的下降,则满偏输出(FSO)将保持恒定。 6.1MAXl457如何利用这种方法校正温度引起的满偏输出(FSO)误差(见图4所示)。     首先,由ADC对桥路电压进行量化,根据量化结果,找出一个预先计开算好的四种校正系数(己保存于EEPROM内)送人FSOTC DAC。然后DAC输出电压对桥路激励电流进行调整,调整后的激励电流改变了桥路电压,从而补偿了特定温度下,因传感器">传感器的灵敏度改变造成的满偏输出(FSO)误差。为实现平滑校正,桥路电压被用作FSOTC DAC的参考输入,在相邻两个数字补偿点(由ADC提供给EEPROM)之间进行模拟补偿。同样的方法被用于补偿失调的温度漂移(OFFSETTC),所不同的是,OFFSETTC DAC的输出电压被馈人PGA输出端的求和节点(而不是MAX1457的电流源)。 6.2对上述四种温度校正系数的计算步骤的说明 首先,将传感器">传感器和MAXl457置于最低温度获取不同压力下的传感器">传感器数据,然后,再将传感器">传感器和MAXl457置于最高温度下获取不同压力下的传感器">传感器数据。利用这些极限温度点的数据,专为MAXl457设计的应用软件可计算出四种校正系数:满偏输出(FSO)、满偏输出的温度相关误差(FSOTC)、偏移-失调(Offset)、失调的温度偏移(OFFSETTC),这四种系数可以修正SPRT的一阶误差。 为获得0.1%的精度,MAXl457允许在特定温度进行补偿,只需对每个规定温度计算FSOTC和OFFSETTC由用户决定校准点的数量(最多至120点)。如果传感器">传感器误差具有良好的可重复性,此种SPRT与MAXl457组合可获得优于0.1%的精度。 MAXl457的补偿技术相对于图3所示的传统方法具有明显优势。MAXl457消除了补偿元件之间的相互影响,这得益于相互独立的失调和满度调整:失调在PGA输出端进行补偿,而FSO的修正通过电流源实现。另一个好处是,由于针对不同温度点进行特定修正,获得更高的精度成为可能。这种方法本质上优于采用外部电阻的方式,因为后者无法在特定温度点对传感器">传感器进行精确补偿。 由于MAX1457所提供的精度可远高于一个呼吸监视仪的要求,之所以选择它,主要是因为它内部还包含一个附加的运放,可以对呼吸监视仪传感器">传感器的低电平信号进行放大。由于MAX1457使监视仪可以工作在很宽的温度范围,应用SPRT和MAX1457组合可获得优异的精度,为此它能应用于空间探测及潜水呼吸器等领域。 7、实用的简化校正方案 正因为MAX1457所提供的精度可远高于一个呼吸监视仪的要求,所以没有必要采用16位分辨率的DAC进行校正。通常可采用MAX1450信号调理器的简化校补偿方案(见图5所示)。 7.1MAX1450信号调理器的功能本质与MAX1457相同,只是用电阻代替DAC来进行误差校正。     因MAX1450采用比MAX1457少得多的校准点,其精度为1%。通常被用于混合方案,该方案将MAX1450和激光微调电阻(图5所示的外接微调电阻)相结合提供了一种低成本的解决方案, 即用MAX1450信号调理器配合外部激光微调电阻可提供1%精度。调整图5中的RFSOA微调电阻用来设定初始(FSO)灵敏度,而失调温度漂移(OFFSETTC)的补偿是通过ROFFA和ROTCA微调电阻的调整来实现。 7.2MAX1450引脚功能的介绍: A0程控放大器(PGA)增益设置最低位输入;A1程控放大器增益设置;A2程控放大器(PGA)增益设置最高位输入;SOTC程控放大器电流过流控制开关;SOFF程控放大器电源关;OFFTC温度偏移校正输入;OFFSET偏移输入;BBUF带缓冲电桥电压输出;FSOTRIM电桥驱动电流设置输入; OUT程控放大器输出电压;ISRC电流源基准;BDRIVE激励电流输出;INM传感器">传感器负信号输出;INP传感器">传感器正信号输出;VDD电源电压;VSS地。 8、结束语 由于新的信号调理器IC技术的发展,已经能够精确校准SPRT误差,压阻式传感器">传感器除了在医用领域中应用外,还可拓宽到其它工业安全以及军事领域等高端产品之中。这从上述几种设计方案可看出,通过应用硅压阻式传感器">传感器(SPRT)与MAX1450、MAX1457等信号调理器芯片所组成的智能传感器">传感器使研发的新型呼吸监视仪具有精度高、成本低、技术成熟的特点,也证明了在高端产品中无需要用昂贵的应变计的设想是可以实现的。 据初步使用,该新型硅压阻式传感器">传感器(SPRT)与MAX1450、MAX1457等信号调理器芯片所组成的智能传感器">传感器使研发的新型呼吸监视仪经过医疗机构和诚信指数(心理状态变化引发生理指标变化的检测)检定仪在招聘与企业考核的试用,其效果良好。尤其在医院诊疗中使医生对病员的呼吸与心肺状态的测试,不但功能强而且指标精度有很大提高,根据多次试用,其定性(PC机上显示器)与定量(数字记录仪)测量结果为医生全面确定症状有了更科学的依据。

    时间:2012-11-06 关键词: 传感器 中的应用

  • ARBOR模块在医疗事业中的应用

    磁共振(magnetic resonance,MR)现象早在1945年由布洛克领导的斯坦福小组和普塞尔领导的麻省理工学院小组分别独立地发现。但直到20世纪60年代,高磁场、高分辨率和采用傅立叶变换技术的波谱仪诞生后,磁共振在生物学领域的应用才有了实质性的进展。 近年来,由于磁共振成像具有高对比度、高分辨率、无观察死角、对人体无副作用等优点吸引了大批科研工作者投入研究,使得磁共振成像技术在以下几个方面取得很大进展: 回波平面成像(echoplannar maging,EPI),使MR的成像时间大大缩短,可在100~200ms内得到高分辨率的图像(像素宽度<1.5mm=。分辨率较低的图像(像素宽度>3mm)只需50ms就可得到。 磁共振血管造影(magnetic esonance angiography,MRA),不需要造影剂即可得到血管造影像,优于CT和X线血管造影。还有磁共振的灌注和渗透加权成像,不仅提供了人体组织器官形态方面的信息,还提供了功能方面的信息。 磁共振成像介入,有良好的组织对比度,可以精确地区分病灶的界面、确定目标;亚毫米级空间分辨率便于病灶定位和介入引导;多层和三维空间成像允许全方位地观察重要的解剖结构;快和超快速的成像序列能够对生理运动、介入器具和介入引起的变化进行近似实时的观察。 消除伪影的技术,如空间预饱和、梯度磁矩衡消和快速成像等技术,可有效消除人体的生理运动如呼吸、血流、脑脊液脉动、心脏跳动、胃肠蠕动等引起的磁共振图像的伪影。 下图是通用磁共振系统框图: 磁共振成像系统的主磁体用于产生一个高度均匀、稳定的静磁场,可以是永久、常导和超导等磁体。一般把主磁体做成圆柱形或矩形腔体,里面不仅可以安装主磁体的线圈,还可以安装X、Y、Z方向梯度磁场的线圈和全身的射频发射线圈以及接收线圈,病人借助于病床进入其中。 梯度发生器产生一定开关形状的梯度电流,经放大后由驱动电路送至梯度线圈产生所需的梯度磁场。 射频发射器包括频率合成器、RF形成、放大和功放,产生所需要的射频脉冲电流送至射频发射线圈。 接收器由前置、射频、带通滤、检、低频和A/D转换等仪器组成。接收到的磁共振信号经过放大和处理后变为数字信号进入计算机。 计算机将采集到的数据进行图像重建,并将图像数据送到显示器进行显示。另外计算机还负责对整个系统各部分的运行进行控制,使整个成像过程各部分的动作协调一致,并产生所需的高质量图像。 由于计算机是系统的控制中心,其运算能力及稳定性显得尤其重要。ARBOR计算机以其功能强大、性能稳定、环境适应能力强而被广泛应用于多款医疗设备上,其中EmETXe-i9455已成功应用于大型超导磁共振成像系统。 为加快磁共振成像技术的研究与普及应用,已有不少开发商研发生产了许多便携超小型磁共振成像仪。ARBOR EmETXe-i9455其体积小、运算能力强、低功耗、性能稳定已被成功应用于超小型磁共振成像仪中,该类设备主要应用于医院局部病变检查及高校教学或波谱研究等。

    时间:2012-11-14 关键词: 模块 arbor 中的应用

  • 物联网在社区卫生服务中的应用

    摘要:通过对作为社区医疗机构的社区医院和健康小屋的研究和探讨,总结归纳了两者的特点、现状和异同,以及两者目前存在的一些问题,并探讨了针对这些问题可能的解决方法,指出了在新的信息化医疗体系中,电子健康档案的重要性以及其对于解决社区医疗机构现存问题的帮助。 关键词:社区医院;健康小屋;电子健康档案;物联网 0 引言     我国的城镇医疗卫生改革明确提出,要大力发展社区卫生服务机构,完善社区卫生服务功能。社区医院和健康小屋都是社区的卫生医疗服务机构,社区医院可以为社区居民提供疾病预防等公共卫生服务和一般常见病、多发病、慢性病的基本医疗服务,大力发展社区医院能够缓解患者的就医压力和大医院的医疗服务压力。健康小屋是卫生部门根据控制慢性病,解决人们的不良生活方式提出来的,是将传统的医生管理病人模式转变成医患结合、病人自助和主动参与的新的管理模式的一种新的尝试。作为医疗健康体系的基层机构,社区医院和健康小屋承担着联系居民和大型医院的纽带作用,但是,目前的社区医疗机构所存在的一些问题,导致其不能很好地实现其功能,本文试图从物联网技术的角度去探求其解决的方法。 1 社区医院和健康小屋 1.1 社区医院     社区医院的主要功能有两块:一个是基本医疗,一个是公共服务。从理论上来说,社区卫生服务机构可以为居民提供低价、就近、方便、快捷的医疗卫生服务,从而吸引居民到社区卫生医疗机构就医,分流小病病人,进而实现有限医疗资源的最大化合理配置。随着老龄化社会的到来,对社区医院的需求将进一步得到增强,这将推动社区医疗机构的发展和完善。     但是,通过对社区医院现状的调查分析,其结果并不如预期那样乐观。据相关调查显示,有超过半数的居民表示,如果生病的话不愿去社区医院就诊。其中的原因,不外乎对人和软硬件资源的不放心;对医生的资质和水平不放心;对简陋的设备和松散的管理不放心。     总结起来,社区医院发展的问题主要有以下几点:     一是缺钱、缺资源。社区医院的资金来源多是财政性投入与营业性收入相结合,但是,目前许多社区医院处于亏损状态,筹资渠道有限,经费不足,医疗保险与社区卫生组织服务项目匹配性不强等种种原因造成了这一现状。     二是缺人才、缺管理。好的医生大多集中在大医院。老百姓不愿去社区医院看病,关键是社区医院医疗水平低下,缺乏高素质的全科医师。观念、约束和激励方面的缺失共同造成了这一问题。事实上,不仅居民普遍认为好医生都在大医院,而且医生也普遍认为好岗位都在大医院;另外,收入上的差异对比也是促成医生都往大医院跑的重要因素之一。     三是缺乏信任。在患者固有的就医观念里已对大医院形成心理依赖。根据调查显示,本来三级医院65%的门诊病人和77%的住院病人均可分流到社区卫生机构,但大家还是一窝蜂地涌向大医院,社区医院分流轻微病患的作用并没有得以实现。 1.2 健康小屋     健康小屋是设立在社区内,为社区居民提供一系列健康服务和咨询的场所。健康小屋面积不大,通常为20~30平方米,通常会配备一些体质检测的设备(如身高仪、体重仪、血压仪、肺功能仪、血糖监测仪等),通过使社区卫生服务和居民健康管理紧密结合,形成由患者、卫生保健机构、社区和政府共同参与的慢性病全程干预新模式,实现社区卫生服务逐渐从发病后管理向发病前管理转变,从单纯服务向全程健康干预转变。健康小屋的开设主要有以下几个目的:     (1)普及慢性病防治的相关知识;     (2)指导和培养人民群众健康的生活方式和健康意识;     (3)配合基层医疗机构的慢性病管理工作,促进预防控制疾病的发生发展;     (4)形成一套以“医患合作、人机互动、健康自理”为核心的行为干预服务模式。     健康小屋可以说是社区医院在公共服务方面的一个强化版本,但在实际操作中,由于各方面的原因,健康小屋更多地是作为免费体检站这样一个概念而存在的。体检设备是健康小屋不可或缺的一部分,但更重要的是要给人们提供一个防患于未然的方法。事实上,提供健康生活的指导和健康观念的培养才是更重要的。     健康小屋的公益性特点,让民众能够免费享受到健康服务,这是其受民众喜爱的主要原因:但是另一方面,非营利性也是导致其诸多问题的一个重要原因。实际上,健康信息化的技术已经得到了长足的发展,如Intel、IBM等已经给出了比较成熟的解决方案,但是,出于成本的考虑,健康小屋往往无法利用这些成熟的健康信息平台。参考各地方政府的健康小屋招标文件可以发现,基本上都是以体检设备为主,或者再加上一套简单的软件系统,有些招标文件中甚至直接要求是自助体检系统。以此为导向所建立起来的健康小屋,本身就只能是作为一个体检小屋来使用。     另外,健康小屋虽然是以居民主动参与作为其特点,但是却离不开专业的医务人员。首先,对健康小屋里的这些设备的使用和维护,并不是单单由社区居民自理就可以的,而是需要专业医务人员来参与的;其次,对于居民体检数据的分析和解释,也是需要由专业医务人员来提供的。而在专业人员配备方面,很多健康小屋做得并不到位。 1.3 健康小屋方案     目前的健康小屋方案供应商主要有两类:一类是体检设备或医药生产厂家;另外一类为医学物联网企业。     第一类供应商利用其在医疗行业的优势,结合自己原有的产品,以健康小屋为契机来推广自己的产品。这类企业的代表如健康小屋原型的发起者——拜耳医药保健有限公司,以及生产体检设备的北京东华原医疗设备有限责任公司等。     以拜耳健康小屋为例,该类健康小屋主要依附于社区医院,以体检、健康知识讲座为主要服务内容,通过让居民全面了解糖尿病等慢性疾病的防护知识,加强他们的自我管理能力。     此类健康小屋由于投资方关注点在于自身产品的销售,因而并没有将信息化作为健康小屋的构建重点,因此,此类健康小屋通常不具备或者只具备简单的信息化系统和自助服务系统。     第二类供应商所关注的是通过物联网技术来服务医疗卫生行业,该类企业不仅从事信息化系统的开发和集成,而且具有一定的医疗设备开发、生产与经营的能力。此类企业提供的解决方案通常能够自行生产健康小屋方案中所需的部分医疗设备,并且在系统开发的时候,结合自己的这些产品,选择更为合理的技术方案并可使得体系整合度更高。该类企业有诸如深圳市新元素医疗技术开发有限公司、无锡矽丰信息科技有限公司等。     此类健康小屋供应商由于同时负责信息化系统和设备的开发,因此针对性更强,搭配更为灵活,可以根据具体需要提供个性化的解决方案。但另一方面,由于该行业处于成长初期,目前总体的研发水平还不足以建立起能够和IT企业产品相媲美的信息系统,因此,其所实现的方案往往具有一定的局限性和自闭性,在信息的传播和共享上具有一定的缺陷。 2 现状和问题     实际上,目前的健康小屋功能并没有得以充分、全面的阐释和实现。这主要存在以下几个问题: 2.1 健康状况评估停留于数据     健康小屋的使用者通过各种测量设备,虽然可以获得个人各项生理指标的检测数据,但对这些科学数据进一步的分析和解读不够。其原因主要是健康小屋的初衷之一就是自助化,专业医务人员的介入不够,并进而导致使用者对自己健康状况的认识产生一定的障碍。     解决这个问题有两条途径:一是增加医务人员在健康小屋的的参与度;二是增强系统对健康数据智能解读的能力。第一条途径需要人力和财力方面的投入,会加剧社区医院本来就人员不足的压力,另外也不符合健康小屋自助化的特点。从长远来看,第二条途径是必由之路。     要实现健康小屋的自助化,不仅仅是检测设备的使用自助化,而且要提高健康数据解读的自助化,即系统能够根据体检数据来进行分析和解读,这就涉及到了人工智能方面的技术,需要构建专家系统来作为数据分析的基础。而要构建此类医学专家系统,又离不开电子健康档案的标准化。只有在对大量的标准化健康档案数据进行分析和归纳的基础上,才有可能形成具有实用价值的健康数据分析逻辑。 2.2 电子健康档案的标准化尚未完成     由健康小屋的发起初衷,慢性病防治和健康生活观念养成是其主要目的,因此,必须建立完善的健康档案管理系统,来跟踪居民的生理状况走向并给出相应的建议和措施,以达到防患于未然而非被动治病的目的。同时,居民的健康档案作为其个人在各级医疗机构就诊治疗时的重要资料,对医生在诊断病情时有很大的帮助。要达到以上目的,必须确保已经实现了电子健康档案标准化这一前提,因为只有保证了电子健康档案的标准化,才能实现这些健康信息在不同组织机构间的大范围传播和共享。     我国早在2009年就颁布了《健康档案基本架构与数据标准》,用以指导建立全国统一的、标准化的居民健康档案,但是现阶段,不同地区、不同机构各自所采用的系统中,健康档案的实现仍然不尽相同,因此,行业内应尽快统一健康档案标准,并将该数据标准纳入健康小屋系统之中。 2.3 健康信息的资源共享不足     当然,导致健康信息资源共享不足问题的一个主要原因是上面提到的电子健康档案的标准不统一。但是,另一方面,这也和目前健康小屋方案所采取的信息系统的局限性有关。应该将健康小屋信息系统从封闭的局域网络构架向与因特网实现对接的方向转换,从而实现健康信息更大范围的融合和利用。 2.4 健康小屋的可持续发展问题     目前,健康小屋的产生方式主要有两类:一类是医药、医疗器械类厂家和社区医疗机构合作,此类健康小屋由于有厂家的支持,作为其产品推广的一个点,可以避免出现后续资金不足的状况;而另一类,也是目前主要的,是由当地政府部门出资作为公益项目兴建的,但由于经验和各方面估计不足,往往会导致因后续资金不到位而使健康小屋无法正常运作的结果。如何在保证公益性的前提下,实现健康小屋的收支平衡,从而避免出现无以为继的窘境,这也是需要各方面一起探讨和解决的一个问题。 3 结语     作为社区医疗体系的一部分,无论是社区医院还是健康小屋,都面临着一个相同的问题,那就是功能定位和筹资机制的匹配问题。而要真正实现并增强它们各自的功能,必须加强社区医疗与更大范围医疗体系的融合,最主要的就是健康信息的融合。通过保证大型医院和社区医疗机构间健康信息的互通互用,不仅能促进居民对于社区医疗的信心,而且也有益于提高无论是在大型医院还是社区医院的就诊效率,也只有保证了这种健康信息的通用性,才能真正发挥健康小屋自助、智能的特点。     建立实用共享的医药卫生信息系统是新医改提出的工作目标之一,要实现健康信息在整个医疗体系的自由流通,标准化电子健康档案的建立是一个基础,因此,笔者认为,当务之急是要尽快建立并推广应用统一的电子健康档案标准。目前,我国虽然已经提出了健康档案的规划和标准,但是,要实现真正实用、通用的电子健康档案,还要克服很多困难。这些困难不仅仅是技术上的,因为这是一个覆盖诸多行业的整体工程,所以需要众多的相关利益方共同作出合作与努力。我们相信,随着医改的深入,基于统一的电子健康档案的医疗卫生平台将会成功搭建起来,在此基础上,包括社区医院和健康小屋等社区医疗服务机构的功能将得到更好的发挥。

    时间:2012-11-21 关键词: 服务 物联网 中的应用

  • “人命关天”——FRAM在医疗设备中的应用现状

    在最近热映的影片《环太平洋》中,面对怪兽的冲击波,采用数字电路控制的机甲战士瞬间就瘫痪了,而只有模拟电路扛了下来。这可以形象地用来说明,电子元器件能否抗辐射有时候是人命关天的事儿!回到现实,在医疗电子应用领域,将能够抵抗高达50kGy伽玛射线消毒的非易失性随机存储器——FRAM用于一些与生命息息的关键医疗设备就再合适不过了。 “其实,FRAM不只是具有抗辐射的特性,高速/高读写耐久性(一万亿次以上)和低功耗的特性也是它能够成为医疗应用中最佳存储器选择的重要原因。” 富士通半导体系统存储器事业部副总裁松宫正人先生在日前于深圳举办的第六届中国国际医疗电子技术大会(CMET2013)上表示。他专程从日本赶来深圳,发表题为“医疗应用中的无电池存储解决方案”的主题演讲。     图1:富士通半导体存储器事业部副总裁松宫正人在第六届中国国际医疗电子技术大会(CMET2013)作演讲。 采用FRAM克服医疗存储技术挑战 FRAM(铁电随机存取存储器)结合了传统非易失性存储器闪存和E2PROM的掉电仍然能保存数据的特点,并且达到了SRAM/DRAM的读写速度,为独立存储器芯片和嵌入式存储器带来一系列独一无二的优点。富士通是FRAM技术的先行者,并在此领域耕耘超过10年,从1999年开始量产, 14年间累计销售23亿片FRAM产品,这其中在中国市场累计交货超过5,300万片。 近五年来,一些新型的非易失性存储器技术如FRAM、PRAM、ReRAM、MRAM不断涌现,但达到出色市场量产业绩的只有FRAM。排除一些低端应用市场,FRAM在对需要非易失性存储、高安全性、高速、低功耗、耐久性和抗辐射性这些综合性能的应用领域表现出众、口碑良好。在医疗领域,FRAM在尤其是在一些人命关天的重要场合,如呼吸机等设备中的应用,更是引人注目。 松宫正人先生在会议现场介绍了FRAM在医疗领域的应用现状:“虽然FRAM在医疗领域目前已经商用了,但是从广泛性的角度来看它还处于起步阶段。相比日本和欧洲市场,FRAM在中国市场的认知度还有待提高,而未来富士通半导体也会加大在医疗应用方面的投入,帮助更多中国医疗设备厂商解决其在数据存储方面所遇到的挑战。” 下图2强调了FRAM所具备的三个适用于医疗应用的关键优势,其中无需后备电池的特性使其特别适合便携式医疗器械的使用,同时能够减少设备维护保养的费用;而高速/高读写耐久性使得患者信息可以实时,频繁的存储记录;抗辐射的特性更是满足了医疗器械高可靠性的要求。     图2.富士通半导体FRAM适用于医疗应用的三大优势。 EEPROM的相对成本优势正在消失 与传统的非易失性存储器如EEPROM相比,富士通FRAM的优势主要体现在高速烧写(是EEPROM的40,000 倍)、高耐久性(是EEPROM的1,000,000 倍 )和低功耗(是EEPROM的1/1,000 )等方面。这些优势使得FRAM越来越多地被需要高可靠性的应用领域所采用,比如计量仪表(三相电表以及水表、气表等)、电力自动化、医疗器械及医疗电子标签、汽车后装设备、POS机/金融ATM机等等。 FRAM除了能够在一些应用中替代EEPROM外,更重要的是在一些关键医疗应用中能够实现EEPROM所不能实现的功能。例如,在涉及CT扫描X射线、用于消毒的紫外线和伽马射线的医学和生物处理领域中,如前所述,FRAM对辐射有很强的耐受性。基于FRAM的RFID可轻松通过标准医疗灭菌过程,而基于EEPROM的RFID在这一过程会被擦除。 对于FRAM的成本问题,松宫正人先生也阐述了他的观点:“这是和存储容量相关的,容量不同,价格不同,现在FRAM和EEPROM一般的价格差距在2~5倍,而在大容量方面,例如1M~2M的FRAM和EEPROM的价格差距并不大,就只有1~2倍,所以,在大容量应用中,EEPROM的价格并不占优势,未来将会被FRAM所替代。” 另一方面,由于控制着FRAM的整个研究开发,晶圆生产及封装流程,加上多年的经验,富士通半导体能始终保证FRAM产品的高质量和稳定供应。富士通半导体还在低功耗制造工艺上不断创新,进一步降低成本价格,并实现大容量化。相对来说,EEPROM的制造工艺却长时间没有变化,随着时间的推移,EEPROM在成本上的优势将会逐渐减弱。 FRAM 100%被用于关乎生命的医疗设备 “排除非常便宜的一些低端应用市场,在要求高可靠性,高速/高耐久性数据读写、低功耗、抗辐射等人命关天的医疗设备中,FRAM有着100%的应用。” 松宫先生进一步指出。 下面就让我们跟随松宫正人先生去医院看看,都有哪些设备用到了富士通半导体的FRAM?并且为什么FRAM会与我们的生命息息相关?     图3. FRAM单体存储器在医疗器械领域的应用。 上图3所示的这些应用有一个共同的特点就是无需独立电池为存储器不间断供电。这正是松宫正人先生的演讲中所重点介绍的内容之一——“医疗应用中的无电池存储解决方案”。对于不同的医疗器械,富士通半导体都有与之相应的产品型号可以应用,下面列出这位FRAM专家为不同应用所推荐的不同的具体产品型号以及采用FRAM所带来的好处。 1、呼吸机(CPAP Machine) 推荐产品型号:-SPI接口: MB85RS1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2Mbit)。 选用FRAM 的优势: -节能环保(FRAM无需电池); -储存设定参数(FRAM的高可靠性); -患者呼吸状态履历实时记录(FRAM的高速/高读写耐久性)。 2、输液泵(Infusion Pump) 推荐产品型号:-I2C接口: MB85RC1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2Mbit)。 选用FRAM 的优势: -节能环保(FRAM无需后备电池,无需大电容); -储存设定参数(FRAM的高可靠性); -注射状态,报警履历实时记录(FRAM的高速/高读写耐久性)。 3、胰岛素注射泵(Insulin Injection Pump) 推荐产品型号:-I2C接口:MB85RC64(64KBit),MB85RC16(16Kbit)。 MB85RC04V(4KBit) 选用FRAM 的优势: -节能环保(FRAM无需后备电池,无需大电容); -储存设定参数(FRAM的高可靠性); -注射状态(注射量,时间等),报警信号履历实时记录(FRAM高速读写/高读写耐久性,实现实时频繁记录)。 4、监护仪(Patient Monitor System,PMS) 推荐产品型号:-I2C,SPI接口:MB85RC64(64Kbit), MB85RC16(16Kbit),MB85RS256(256Kbit)。 选用FRAM 的优势: -节能环保(FRAM无需后备电池,无需大电容); -储存设定参数(FRAM的高可靠性); -患者监护信息(呼吸,体温,心跳,血压,血酸等),报警信号履历实时记录 (FRAM高速读写/高读写耐久性,实现实时记录)。 5、有线内视镜(Wired Endoscope) 推荐产品型号:-I2C,SPI接口: MB85RC64(64KBit),MB85RS256(256KBit) 选用FRAM 的优势: -节能环保(FRAM无需后备电池,无需大电容) -储存设定参数(FRAM的高可靠性) 6、血氧测定仪(Pulse Oximetry) 推荐产品型号:-I2C接口: MB85RC64(64KBit),MB85RC16(16KBit)。 选用FRAM 的优势: -节能环保(FRAM无需后备电池,无需大电容); -储存参考数据或参数(FRAM的高可靠性); -小封装(FRAM的3mm x 2 mm无引脚小型封装)。 7、生理分析仪表(血糖仪/尿液分析仪) 推荐产品型号:-I2C接口: MB85RC64(64KBit),MB85RC16(16KBit)。 选用FRAM 的优势: -节能环保(FRAM无需后备电池,无需大电容); -储存参考数据或参数(FRAM的高可靠性); -超小封装(FRAM的3mm x 2 mm无引脚小型封装SON8)。 8、胶囊内镜(Capsule Endoscope) 推荐产品型号:-SPI接口: MB85RS1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2MBit)。 选用FRAM 的优势: -节能环保(FRAM无需后备电池,无需大电容); -储存设定参数(FRAM的高可靠性); - (防止无限电池发生故障时,患者的图象丢失)数据缓冲存储器(FRAM高速读写/高读写耐久性,实现实时频繁记录); -小封装(FRAM的小型封装SOP8)。 9、便携式心电图仪 推荐产品型号:-I2C接口: MB85RC64(64Kbit),MB85RC128(128KBit) 选用FRAM 的优势: -节能环保(FRAM无需后备电池,无需大电容) -储存参考数据或参数(FRAM的高可靠性) - 患者的测定值,时间等信息(FRAM高速读写/高读写耐久性,实现实时频繁记录) -小封装(FRAM的小型封装SOP8) 10、扫描仪CT-Scanner 推荐产品型号:-Parallel并口: MB85R256(256Kbit),MB85R1002A(1MBit) 选用FRAM 的优势: -节能环保(FRAM无需电池,无需大电容) -储存结构参考数据,执行参数(FRAM的高可靠性) -扫描回转数,断层扫描信息(FRAM高速读写/高读写耐久性,实现实时频繁记录) 其实,除了独立的FRAM产品,富士通半导体还可提供FRAM RFID解决方案,包括HF(高频)和UHF(超高频)两种系列,特别适合满足高可靠性电子标签应用如医用标签的需求。FRAM RFID很适合经常需要用伽玛线照射进行消毒的医药器械电子标签应用,可很好地实现仓储、物流、病患资料数据的管理。据松宫正人先生介绍,FRAM RFID产品在欧洲和美国的医疗市场已经有了比较广泛的应用。

    时间:2013-08-13 关键词: 中的应用 fram 医疗设备

  • LED在道路施工中的应用

    工程施工现场的安全问题与施工企业的生存发展的关系,说明如不重视这方面问题,就会给企业带来不可估量的损失,近年来施工安全事故的发生率明显下降,施工现场的文明程度有了较大提高。这与建筑业从业人员综合素质的提高以及行业主管部门有效管理是分不开的。但也应该看到,还有不少施工现场不同程度存在安全隐患,许多危险源没有真正受控,如道路施工中安全警示标识的设立。传统道路施工指示标志一般都为反光膜贴成的,不容易引起司机的警觉。本文介绍一种功耗低、显示内容可变、遥控控制的可变LED施工指示标志。LED的内在特征,体积小:LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻。耗电量低:LED耗电非常低,一般来说LED的工作电压是2~3.6V.工作电流是0.02~0.03A.这就是说,它消耗的电不超过0.1W.使用寿命长:在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时。高亮度、低热量。环保:LED是由无毒的材料作成,LED也可以回收再利用。坚固耐用:LED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的。高节能:节能能源无污染即为环保。直流驱动,超低功耗(单管0.03~0.06瓦)电光功率转换接近100%,相同照明效果比传统光源节能80%以上。寿命长:LED光源有人称它为长寿灯,意为永不熄灭的灯。固体冷光源,环氧树脂封装,灯体内也没有松动的部分,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,使用寿命可达10万小时。利环保:环保效益更佳,光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,眩光小,而且废弃物可回收,属于典型的绿色照明光源。 高新尖:与传统光源单调的发光效果相比,LED光源是低压微电子产品,成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等,所以亦是数字信息化产品,是半导体光电器件“高新尖”技术。LED显示屏分类方式:按显示颜色分为:单红色、单绿色、红绿双基色、红绿蓝全彩自然色。人眼最敏感的光谱为555nm,介于黄-绿光,可变LED施工指示标志,本例选用不与交通灯(红灯停、路灯行)相混合且人眼最敏感的黄色发光管,其发光强度为2 000~4 000mcd,波长585~595nm,并在硬件设计中加入光强传感器,监测外部环境的亮度变化,以自动调节LED施工指示标志的亮度。随着LED发光管的发展,LED施工指示标志与传统施工标志相比优势越来越明显,第一,亮度高,LED指示标志本身发光,不是靠反光引起司机的注意,并且自身的亮度非常高,阳光直射时仍清晰醒目。第二,可编程,LED施工指示标志可根据实际需要将施工标志固化到存储器中,并给出闪烁、变换等各种容易引起视觉警觉的方式。第三,可通过串口由笔记本电脑或普通计算机向LED标志发送预显示的信息,LED将接收到的图形和文字信息存储在自身的存储器中,并根据程序设定由遥控器控制显示其中的那一副图像。在软件中设计每一幅图像的闪烁频率,以引起过往司机的注意,达到真正的安全作用。LED施工指示标志内部采用MCU为控制核心,通讯、存储、扫描LED都围绕MCU展开,MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元,又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机,是指随着大规模集成电路的出现及其发展,将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。本例采用16位的MCU作为控制中心,通讯采用232芯片,扫描采用集成门电路,并为其配备8M存储器,设计出可通讯、可存储、可遥控的LED施工指示标志。其本身可以按照实际需要,设计各种应用图形,如施工路段限速20公里,并提示前方施工减速慢行,可在控制系统中写入两副警示语,交替闪烁显示,提醒过往车辆注意减速和避让。安全生产管理是一门在建设过程中如何克服一切不安全因素的科学。使用一种长期有效的LED安全标志是改善和优化安全管理状态,创造良好的施工作业环境条件,形成安全管理良性循环机制,有效预防安全事故发生,控制和减少安全风险和不利环境因素,确保施工过程中的人身、财产安全和环境质量,建立长效久治和持续改进的各项制度是施工企业建立安全生产管理的重要内容。

    时间:2010-05-21 关键词: LED 中的应用 道路施工

  • LED在汽车信号灯中的应用

    汽车信号灯主要指刹车灯、方向灯和尾灯,对其照度和颜色都有明确的规定。在上个世纪80年代中期,LED开始进入到汽车产业。我国第一个LED车灯是桑塔纳2000型轿车的高位制动灯,它由上海汽车电子工程中心和上海小系车灯有限公司联合开发,并于2000年通过上海大众汽车公司认证而投产。迄今为止,LED在汽车上的应用除了仪表LCD面板背光照明外,最流行的当属中央高位刹车灯,目前已有80%以上的欧系和日系汽车安装了LED中央高位刹车灯。在2004年北京车展上,法国富奥公司展示了用4个LED做成的高位刹车灯,还有用一个LED灯来实现所有尾部信号灯功能,包括停车灯、后小灯、转弯指示灯、雾灯和倒车指示灯等。到2010年,绝大部分汽车尾灯照明将采用LED,包括倒车灯和牌照灯在内。2000型凯迪拉克和S级奔驰车上,后灯(尾灯、刹车灯和转向灯)全部使用了LED。新奥迪A8轿车侧面转向灯、行车灯、刹车灯和转向灯等,也全部使用了LED。目前国际上新款式高档轿车,如凯迪拉克、宝马、丰田、奔驰和福特等,都装配了五彩缤纷LED灯具。

    时间:2010-06-02 关键词: 汽车 LED 中的应用 信号灯

  • LED在汽车前照灯中的应用初见端倪

    前照灯是汽车在夜问行驶时照明前方道路的灯具,是保障汽车安全运行的重要部件之一。前照灯的照明距离越远,配光性越好,汽车行驶的安全性能也就越高。汽车前照灯发出远光和近光两种光束,其中远光在无对方来车的道路上,汽车以较高速度行驶。远光应保证在车前100m或更远的路面上得到明亮而均匀的照明。在全部车LED灯具中,最难也是最后投入使用的则是车头前照灯。目前LED前照灯都是用在一些车展上的概念车上。自2003年以来,有15多家汽车制造厂在相关车展上展出了采用LED头灯的概念车。在北美一次国际车展上登场的福特概念车中,其中一辆则采用了LED头灯。日本小系等公司也有样灯展出。2007款林肯Aviator等车型同样采用全新的照明系统,其中包括LED前照灯。Lexus公司在2007年推出一款2008LSGoohL混合动力豪华汽车量产车,其前照灯采用了LED设计。日本丰田于2007年在凌志600H车型上开始安装LED车头前照灯,德国大众计划于2008年在奥迪R8车型上安装LED前照灯。从目前的情况来看,LED前照灯还处在研发阶段,预计在10年之内将会在普通轿车上比较普遍地被采用。LED这种新光源,对于汽车前照灯的形状和排列有着较大的灵活性。利用LED体积小这一优势,可以大幅缩小前照灯整组灯具的体积,让出一些宝贵的空间给其它相关装置。现有的卤钨灯或HID灯灯具总长约30cm,而许多概念车上的LED灯具只有12.5cm,而且可以在造型上突破传统灯具的圆形设计。由于LED采用模块化设计,从造型上看,前照灯设计给人们以全新的视觉冲击。使用LED作为前照灯,不仅颜色识别性比卤钨灯等老式灯高,而且由于老式灯只有一个光源,难以扩大照明区域,而LED灯具有多个光源,由此可使照明区域广度扩大。

    时间:2010-06-06 关键词: LED 中的应用 汽车前照灯

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