病人監護儀介紹：

病人監護儀屬醫療設備，用于臨床實時監護病人的ECG(心電圖), SPO2(血氧飽和度)，NIBP(無創血壓)，IBP(有創血壓)，Temperature(溫度), etCO2(末端二氧化碳/呼吸)等各種生理特征參數。

測試系統的架構

測試系統以工控機為控制平臺。由內部的GPIB和串口卡來對外圍的可編程儀器的控制；由數據采集卡對測試信號進行采集；DIO (數字輸入輸出) 對自制夾具內部的繼電器切換控制；由直流電源控制電磁閥進行測試氣體回路管理；通過網路服務器進行測試數據庫，測試報表，登錄信息的存儲管理；

圖一 系統結構

測試系統的界面

1) 用戶管理：

為了測試系統的操作安全和信息安全，該測試站只允許培訓合格的用戶訪問。該系統還根據使用者的級別定義了相應的操作權限。所有訪問信息都會通過網絡傳入服務器的登錄數據庫中。

圖二 登錄界面

2) 測試界面：

該測試界面記錄了測試站名稱，版本號，待測物的型號，序列號，操作者名稱，測試時間，測試數據等必要信息。測試過程還會實時顯示當前測試項名稱，進度條。

圖三 測試界面

心電監護儀的測量原理

1) ECG心電功能

ECG心電圖人體非常重要的生理信號，該信號可以反應心率和強度，醫生以從中分析病人心臟的狀態，如早搏，缺損，室顫，停搏等。

a) 標準心電信號測試

按標準ANSI/AAMI EC13由NI PCI-6733 高速模擬輸出通道(AO)產生標準心電信號；

圖四 標準心電信號

按標準ANSI/AAMI EC13設計ECG心電測試信號切換器，NI USB-6251 USB高速M系列多功能DAQ的數字輸入輸出負責內部繼電器的切換。

圖五ECG心電測試信號切換器

b) 心電信號仿真測試

NI RS232 通信模塊通過NI PCI RS232/4(777642-04) 通信板卡向Fluke MPS450多參數病人信號模擬儀發送控制指令，設置ECG的心率 (Heart Rate) 和幅度 (Amplitude) 。該模擬還可以模擬多種病理性心電信號。

2) NIBP無創血壓功能

無創血壓功能的檢測要點是對其內部的氣壓的精度進行校準。本系統采用可串口編程的Kakogawa MT210 Digital Manometer數字壓力儀，該儀器具有很高的測量精度。

3) SPO2血氧飽和度功能

測試系統通過串口控制卡，設置血氧模擬儀 Fluke SPO2 Index2，輸出仿真血氧模擬信號；將信號輸入到監護儀，對其精度和相應速度進行測量。

4) IBP有創血壓功能

有創血壓用于直接測量人體血管組織內的壓力。實際測試中由工控機串口控制MPS450輸出仿真信號，來模擬血管壓力傳感器的信號。

5) etCO2末端二氧化碳/呼吸功能

EtCO2末端二氧化碳/呼吸功能是利用呼出氣體中CO2的分壓力量來偵測病人的呼吸率的。本系統采用一瓶標準含量的CO2混合氣，來模擬人體呼出的氣體。該氣體經過減壓閥、流量計、電磁閥組成的氣體通路到達待測產品。測試系統通過GPIB總線，設置可編程模塊化電源 Agilent N6700，輸出直流電壓來控制電磁閥的通斷。

6) YSI400體溫測量功能

YSI400是一種相當成熟的體溫測量方法。該方法利用電阻的熱敏效應測量溫度，即特定的溫度下該電阻會顯現特定的電阻值。測試系統擁有自制的YSI400溫度模擬器，是一種可控電阻陣列。NI USB-6251 USB高速M系列多功能DAQ的DIO16～23可將該模擬器的切換到不同電阻值，對待測物的各個溫度點進行校準。

7) SMbus智能電池接口功能

SMbus是目前比較流行的一種智能電池接口，工作在3.3VDC。它由＋，Temperature，SCL，SDA，Ground組成，其結構與I2C非常類似。測試系統采用USB-I2C總線適配器。該總線適配器附有LabVIEW驅動，測試程序可以調用該驅動，與監護儀的SMbus接口通訊。

8) 時鐘信號校準

時鐘信號是由待測物主板上晶體振蕩器產生的振蕩信號，它的頻率特性相當穩定，用作系統時鐘的源信號。但晶體振蕩器個體之間的頻率卻是有差異的。測試系統通過GPIB總線讀取Agilent 53132A的高精度頻率讀數，然后將之轉換成32位碼存入寄存器中。監護儀在啟動后會自動讀取該寄存器以計算時間。

9) 電路板模擬電信號分析

待測物的電路板預留很多測試點，這些信號通過針床被引入NI USB-6251 USB高速M系列多功能DAQ的模擬輸入通道。使用該數據采集卡的用戶不必具有很深硬件知識，可以通過NI DAQmx模塊中的DAQ Assist助手快速定制用戶所需的測量類型，測量范圍，采樣率，觸發方式，觸發延時等。

NI Signal Processing Toolkit 是一種非常有用的信號處理工具，系統使用該工具對采集到的原始信號進行濾波處理，功率譜分析等。

10) Bluetooth藍牙功能

為了更加方便地向中心基站傳送病人數據，許多病人監護儀都帶有藍牙天線。 測試系統中采用了USB 藍牙適配器，測試程序中調用NI Bluetooth Communication Driver藍牙通訊模塊，實現適配器和待測物的藍牙無線互連。

11) LAN以太網通信接口

以太網通信接口是另一種向中心基站傳送病人數據的方式。測試系統更多地將其視為測試接口。所有的待測物的狀態設置，數據獲取都是通過該接口完成。LabVIEW中的NI TCP Communication Driver支持以太網通訊。

12) 安規測試

醫療標準對產品的絕緣和漏電流有專門明確的規定。這里對該標準不贅述。本測試系統設計了一種安全測試切換器，由可耐高壓的繼電器陣列構成。該繼電器陣列由PCI-6528 24路光隔離通道來控制，切換來自Vitrek V4高壓測試儀和Metron QA-90漏電流測試儀的電路，實現絕緣特性和漏電流等安規指標的測試。

13) 測試數據的管理

為了保證數據安全，測試系統的測試規格數據庫，測試報表，訪問記錄被存儲在網絡服務器中。

a) 測試規格數據庫(Test Specification Database)

測試規格數據庫以Access的文件形式存儲于網絡服務器中，測試站終端通過Database Connectivity Toolkit數據庫連接工具包來調用該數據庫。

b) 訪問記錄(Login History)

該文件的存儲位置和調用方式與a)類似。每當有操作者登錄測試站是就會自動記錄下來，以備將來查證。

c) 測試報告(Test Report)

系統調用報告生成工具（NI Report Generation Toolkit）來產生Excel報告。生成的報告會被存儲于網絡服務器中。

14) 項目化管理和執行程序的封裝

LabVIEW 8.0開始向用戶提供項目管理的編輯環境，使程序看上去更有條理，有利于大型程序的編寫。

我們可以將NI Application Builder 生成的執行程序進一步封裝成安裝文件。用戶可直接將該文件安裝到目標測試平臺上，還可以通過操作系統中的“Add/Remove Programs”工具移除測試程序文件。

心電監護儀測試系統的性能評估

心電監護儀傳統的手動測試非常耗時費力，結果更多地依靠測試人員判斷，一致性和可靠性都不好。而本系統屬全自動測試系統" title="自動測試系統" target="_blank">自動測試系統，測量的重復性可靠性非常好，而且測試效率得到了大幅度提升。

結束語

LabVIEW圖像化編程語言無縫透明地支持了板卡類儀器，使測試工程師不必關注底層硬件；同時兼容了傳統臺式儀器，特殊接口專用儀器，避免了更新儀器帶來的成本負擔；為工程師提供了豐富的工具和通信接口模塊，完全滿足病人監護儀自動測試平臺的開發需求。