一种医用报警电路装置和方法
【专利摘要】本发明提供了一种医用报警电路装置和方法，所述装置包括：原始报警声音信号合成模块，将不同频率的脉冲信号合成原始报警声音信号；报警声音信号整形及输出控制模块，分别与原始报警声音信号合成模块和医用设备相连，控制报警声音信号是否输出并对原始报警声音信号进行整形；功率放大模块，与报警声音信号整形及输出控制模块相连，对报警声音信号进行功率放大；扬声器，与功率放大模块相连，发出报警声音。本发明实施例提供的技术方案，通过将多种不同频率的脉冲信号合成得到原始报警声音信号，并采用阻容电路实现对开关器件输出电阻的线性控制，从而达到对原始报警声音信的整形，直接采用模拟电路技术实现满足标准的报警信号，实时性好，速度快。
【专利说明】一种医用报警电路装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及报警及电子电路【技术领域】，尤其涉及一种医用报警电路装置和方法。
【背景技术】
[0002]随着社会科技水平和人民健康需求的不断发展，医用电气设备越来越多地使用于医疗领域，其中，报警电路是医用电气设备的重要组成部分，可以帮助医务人员及时的发现医疗设备故障以及患者的危险生理特征。报警信号用来指示不正常的患者生理状态、医用电气设备非正常功能状态或警告操作者由医用电气设备引起的对患者或操作者的潜在危害。适用性是报警信号设计中的重要部分，报警信号能被迅速辨别且不易被干扰具有很重要的意义。简洁有效地报警信号可以最高效的吸引医务人员的注意，缩短判断故障的时间。目前的报警电路存在着如下缺点:(1)采用CPU单元，较为复杂，延长了开发时间长；(2)实时性不高，和故障的发生有一定的时间迟滞。
[0003]目前，设计一种简单、可靠、满足医用报警信号标准的电路还属于正待解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种医用报警电路装置和方法，以实现一种简单、可靠、满足医用报警信号标准的电路。所述技术方案如下:
[0005]一种医用报警电路装置，包括:
[0006]原始报警声音信号合成模块，用于将不同频率的脉冲信号合成原始报警声音信号;
[0007]报警声音信号整形及输出控制模块，分别与所述原始报警声音信号合成模块和医用设备相连接，用于根据所述医用设备发出的报警控制信号，控制报警声音信号是否输出，在需要输出所述报警声音信号时，对所述原始报警声音信号进行整形，得到报警声音信号并将所述报警声音信号输送给功率放大模块；
[0008]功率放大模块，与所述报警声音信号整形及输出控制模块相连接，用于对所述报警声音信号进行功率放大并传递给扬声器；
[0009]扬声器，与所述功率放大模块相连接，由所述被放大的报警声音信号驱动，发出报警声音。
[0010]进一步的，所述装置还包括与所述原始报警声音信号合成模块相连接的脉冲信号产生模块，用于同时产生多种不同频率的脉冲信号，并将所述多种不同频率的脉冲信号输送给所述原始报警声音信号合成模块。
[0011]进一步的,所述脉冲信号产生模块采用分频器或者FPGA (Field 一 ProgrammableGate Array现场可编程门阵列)处理器。
[0012]进一步的，所述原始报警声音信号合成模块具有一个或多个信号输入端，分别输入所述脉冲信号产生模块产生的多种不同频率的脉冲信号；
[0013]所述原始报警声音信号合成模块进一步包括:将所述脉冲信号产生模块产生的多种不同频率的脉冲信号相加，并进行直流偏置调节，得到原始报警声音信号；
[0014]所述原始报警声音信号合成模块的输出端输出所述原始报警声音信号。
[0015]进一步的，所述报警声音信号整形及输出控制模块进一步包括电阻、充电电容以及包括一个控制端和两个连接端的开关器件；其中:
[0016]所述电阻和充电电容串联形成串联体，该串联体接在医用设备的报警控制信号输出端与地之间，所述电阻和充电电容串联的连接点与所述开关器件的控制端相连接，所述开关器件的一个连接端接所述原始报警声音信号合成模块的输出端，另一个连接端接地；
[0017]所述医用设备将报警控制信号传送到所述开关器件的控制端以便控制所述开关器件的通断，从而控制是否将所述整形后的报警声音信号输送给所述功率放大模块，如果是，所述报警控制信号通过所述电阻和充电电容进行充放电，使所述开关器件的控制端的电压不致发生突变，从而对所述原始报警声音信号进行整形，得到所述报警声音信号。
[0018]进一步的，所述开关器件的控制端的电压与所述开关器件的输出电阻成线性关系O
[0019]进一步的，所述开关器件采用N沟道增强型场效应管。
[0020]一种医用报警电路的方法，包括:
[0021]将不同频率的脉冲信号合成原始报警声音信号；
[0022]根据医用设备发出的报警控制信号，控制报警声音信号是否输出，在需要输出所述报警声音信号时，将所述原始报警声音信号进行整形得到报警声音信号，并输出所述报警声音信号；
[0023]对所述报警声音信号进行功率放大并传递给扬声器；
[0024]所述被放大的报警声音信号驱动扬声器发出报警声音。
[0025]进一步的,所述方法还包括采用分频器或者FPGA (Field — Programmable GateArray现场可编程门阵列)处理器同时产生多种不同频率的脉冲信号。
[0026]进一步的，所述将不同频率的脉冲信号合成原始报警声音信号，是通过将所述多种不同频率的脉冲信号相加，并进行直流偏置调节实现的。
[0027]进一步的，所述根据医用设备发出的报警控制信号控制报警声音信号是否输出，是通过所述医用设备发出的报警控制信号控制开关器件的通断，以控制是否将所述报警声音信号输出。
[0028]进一步的，所述输出所述报警声音信号时，将所述原始报警声音信号进行整形，是通过所述报警控制信号利用电阻和电容进行充放电，使开关器件的控制端的电压不致发生突变，从而实现对所述原始报警声音信号进行整形，得到所述报警声音信号。
[0029]进一步的，所述开关器件的控制端电压与所述开关器件的输出电阻成线性关系。
[0030]本发明实施例提供的技术方案，通过将多种不同频率的脉冲信号合成得到原始报警声音信号，并采用阻容电路实现对开关器件输出电阻的线性控制，从而达到对原始报警声音信的整形，直接采用模拟电路技术实现满足标准的报警信号，实时性好，速度快。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本发明实施例提供的医用报警电路装置系统功能模块框图；
[0032]图2是本发明实施例优选提供的医用报警电路装置的电路示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例，仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
[0034]实施例
[0035]本发明实施例的基本工作原理为:
[0036]首先，得到多种不同频率的脉冲信号，本实施例优选的采用分频器或者FPGA(Field — Programmable Gate Array现场可编程门阵列)处理器同时产生多种不同频率的脉冲信号。通过将多种不同频率的脉冲信号相加，并进行直流偏置调节，将不同频率的脉冲信号合成原始报警声音信号。通过医用设备发出的报警控制信号控制开关器件的通断，以控制是否将报警声音信号输出。
[0037]报警控制信号利用电阻和电容进行充放电，使开关器件的控制端的电压不致发生突变，从而对原始报警声音信号进行整形，得到报警声音信号。对报警声音信号进行功率放大并传递给扬声器，使扬声器发出报警声音。
[0038]其中，开关器件的控制端电压与开关器件的输出电阻成线性关系。
[0039]具体来说:
[0040]图1是本发明实施例提供的医用报警电路装置系统功能模块框图，如图1所示:
[0041]本实施例提供了一种医用报警电路装置，该装置包括:
[0042]脉冲信号产生模块105，用于同时产生多种不同频率的脉冲信号，并将多种不同频率的脉冲信号输送给原始报警声音信号合成模块101，本实施例的脉冲信号产生模块105优选的采用分频器或者FPGA处理器，采用分频器可以节省成本，但是脉冲频率的范围受到限制；使用FPGA处理器，增加了开发成本。这两种方法都可以获得稳定的频率信号。
[0043]原始报警声音信号合成模块101，与脉冲信号产生模块105相连接，用于将不同频率的脉冲信号合成原始报警声音信号；报警声音信号整形及输出控制模块102，分别与原始报警声音信号合成模块101和医用设备相连接，用于根据医用设备发出的报警控制信号，控制报警声音信号是否输出，在需要输出报警声音信号时，对原始报警声音信号进行整形，得到报警声音信号并将报警声音信号输送给功率放大模块103 ;功率放大模块103，与报警声音信号整形及输出控制模块相连接，用于对报警声音信号进行功率放大并传递给扬声器104 ;扬声器104,与功率放大模块相连接，由被放大的报警声音信号驱动,发出报警声曰?
[0044]其中，原始报警声音信号合成模块101具有一个或多个信号输入端，分别输入脉冲信号产生模块105产生的多种不同频率的脉冲信号；原始报警声音信号合成模块将脉冲信号产生模块产生的多种不同频率的脉冲信号相加，并进行直流偏置调节，得到原始报警声音信号；原始报警声音信号合成模块101的输出端输出原始报警声音信号。
[0045]其中，报警声音信号整形及输出控制模块102进一步包括:
[0046]电阻、充电电容以及包括一个控制端和两个连接端的开关器件；
[0047]电阻和充电电容串联形成串联体，该串联体接在医用设备的报警控制信号输出端与地之间，电阻和充电电容串联的连接点与开关器件的控制端相连接，开关器件的一个连接原始报警声音信号合成模块的输出端，另一个连接端接地；
[0048]医用设备将报警控制信号传送到所述开关器件的控制端以便控制开关器件的通断，从而控制是否将整形后的报警声音信号输送给功率放大模块，如果是，报警控制信号通过电阻和充电电容进行充放电，使开关器件的控制端的电压不致发生突变，从而对原始报警声音信号进行整形，得到报警声音信号。其中，开关器件的控制端电压与开关器件的输出电阻应该成近似的线性关系。本实施例的开关器件优选的采用N沟道增强型场效应管。
[0049]图2是本发明实施例优选提供的医用报警电路装置的电路示意图，如图2所示:
[0050]由电阻Rl?电阻R15、电容Cl?电容C4以及运放UlA和运放UlB构成了原始报警声音信号合成模块，其中，电阻Rl?电阻R7的一端为脉冲信号输入端,输入由脉冲信号产生模块产生的多种不同频率的脉冲信号，当然脉冲信号输入端的数量可以根据具体情况而定。在运放UlB的正相输入端加入直流电压，进行直流偏置的调节。
[0051]运放UlA构成了电压跟随器，起到隔离的作用，电压跟随器具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点。后面的扬声器的反电动势就会通过反馈电路，与输入信号叠加。造成音质模糊，清晰度下降，而在功放的末级采用无大环路负反馈的电路，通过断开负反馈回路来消除大环路负反馈的带来的弊端的方法，会因为放大器的末级工作电流变化大，而导致失真度难以保证。所以，在这里使用电压跟随器，把电路置于前级和功放之间，可以切断扬声器的反电动势对前级的干扰作用，使音质的清晰度得到大幅度提高。
[0052]将电阻R8与电阻R9的连接点作为频率合成点，这点的电压记为Vf，则:
[0053]Vf—kjVfj+kgVf2+k3Vf3+k4Vf4+k5Vf5+k6Vf6+k7Vf7 ；
[0054]其中，Ii1?k7为不同频率的脉冲信号在叠加时的权重，大小可以通过调节电阻Rl?电阻R7的阻值。
[0055]运放UlB的正相输入端的电压为:
[0056]Vp= (Vf/2) * (1/SC3) / (1/SC3+1/SC2+R12)
[0057]其中，S是电容的阻抗。
[0058]电阻R16、电容C5和晶体管Ql构成了报警声音信号整形及输出控制模块，本实施例优选的采用N沟道增强型场效应管作为开关器件，电阻R16和充电电容C5串联，接在医用设备的报警控制信号输出端与地之间，电阻R16和充电电容C5的连接点与开关器件Ql的控制端相连接，开关器件Ql —端接原始报警声音信号合成模块的输出端，另一端接地。
[0059]当医用设备正常时，输出高电平信号，这时开关器件Ql导通，因为开关器件Ql的输出电阻较小，所以近似的认为将原始报警声音信号合成模块的输出端短接地线，从而阻断了报警声音信号向功率放大器的传递。
[0060]当医用设备出现故障时，输出低电平信号，通过电阻R16和电容C5充放电，这个过程使开关器件Ql的控制端电压逐渐变化，而不是发生突变，另外，开关器件的控制端电压与开关器件的输出电阻应该成近似的线性关系。这样，使得输送给功率放大器的报警声音信号的上升沿和下降沿变为斜坡状。这样做是因为，报警声音信号的上升沿和下降沿突变，会使声音听起来尖细刺耳，而当报警声音信号的上升沿和下降沿变为斜坡状，声音会显得悦耳。
[0061]其中电阻R16和电容C5充放电的时间常数为:Tc=R16*C5，充放电的时间相等，均约为 T=5*R16*C5 ；
[0062]报警声音信号输出端的电压:
[0063]V0Ut=V0*Rds/(Rds+R17)
[0064]其中，V0为原始报警声音信号输出端的输出电压，Vgs为开关器件Ql的控制电压，Rds为开关器件Ql的输出电阻，Vgs与Rds应成近似的线性关系，满足Rds=kVgs。
[0065]本实施例优选的采用TDA2822D芯片作为功率放大芯片，外围电路和与扬声器的连接，按公知的方法相连，这里不再赘述。
[0066]本发明实施例提供的技术方案，通过将多种不同频率的脉冲信号合成得到原始报警声音信号，并采用阻容电路实现对开关器件输出电阻的线性控制，从而达到对原始报警声音信的整形，直接采用模拟电路技术实现满足标准的报警信号，实时性好，速度快。
[0067]以上仅是针对本发明的优选实施例及其技术原理所做的说明，而并非对本发明的技术内容所进行的限制，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明所公开的技术范围内，所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种医用报警电路装置，其特征在于，包括:原始报警声音信号合成模块，用于将不同频率的脉冲信号合成原始报警声音信号；报警声音信号整形及输出控制模块，分别与所述原始报警声音信号合成模块和医用设备相连接，用于根据所述医用设备发出的报警控制信号，控制报警声音信号是否输出，在需要输出所述报警声音信号时，对所述原始报警声音信号进行整形，得到报警声音信号并将所述报警声音信号输送给功率放大模块； 功率放大模块，与所述报警声音信号整形及输出控制模块相连接，用于对所述报警声音信号进行功率放大并传递给扬声器； 扬声器，与所述功率放大模块相连接，由所述被放大的报警声音信号驱动，发出报警声音。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述原始报警声音信号合成模块相连接的脉冲信号产生模块，用于同时产生多种不同频率的脉冲信号，并将所述多种不同频率的脉冲信号输送给所述原始报警声音信号合成模块。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述脉冲信号产生模块采用分频器或者FPGA (Field — Programmable Gate Array 现场可编程门阵列)处理器。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述原始报警声音信号合成模块具有一个或多个信号输入端，分别输入所述脉冲信号产生模块产生的多种不同频率的脉冲信号； 所述原始报警声音信号合成模块进一步包括:将所述脉冲信号产生模块产生的多种不同频率的脉冲信号相加，并进行直流偏置调节，得到原始报警声音信号； 所述原始报警声音信号合成模块的输出端输出所述原始报警声音信号。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述报警声音信号整形及输出控制模块进一步包括: 电阻、充电电容以及包括一个控制端和两个连接端的开关器件，其中: 所述电阻和充电电容串联形成串联体，该串联体接在医用设备的报警控制信号输出端与地之间，所述电阻和充电电容串联的连接点与所述开关器件的控制端相连接，所述开关器件的一个连接端接所述原始报警声音信号合成模块的输出端，另一个连接端接地； 所述医用设备将报警控制信号传送到所述开关器件的控制端以便控制所述开关器件的通断，从而控制是否将所述整形后的报警声音信号输送给所述功率放大模块，如果是，所述报警控制信号通过所述电阻和充电电容进行充放电，使所述开关器件的控制端的电压不致发生突变，从而对所述原始报警声音信号进行整形，得到所述报警声音信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述开关器件的控制端的电压与所述开关器件的输出电阻成线性关系。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述开关器件采用N沟道增强型场效应管。
8.一种医用报警电路的方法，其特征在于，包括: 将不同频率的脉冲信号合成原始报警声音信号； 根据医用设备发出的报警控制信号，控制报警声音信号是否输出，在需要输出所述报警声音信号时，将所述原始报警声音信号进行整形得到报警声音信号，并输出所述报警声音信号;对所述报警声音信号进行功率放大并传递给扬声器； 所述被放大的报警声音信号驱动扬声器发出报警声音。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括采用分频器或者FPGA(Field — Programmable Gate Array现场可编程门阵列)处理器同时产生多种不同频率的脉冲信号。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将不同频率的脉冲信号合成原始报警声音信号，是通过将所述多种不同频率的脉冲信号相加，并进行直流偏置调节实现的。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据医用设备发出的报警控制信号控制报警声音信号是否输出，是通过所述医用设备发出的报警控制信号控制开关器件的通断，以控制是否将所述报警声音信号输出。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述输出所述报警声音信号时，将所述原始报警声音信号进行整形，是通过所述报警控制信号利用电阻和电容进行充放电，使开关器件的控制端的电压不致发生突变，从而实现对所述原始报警声音信号进行整形，得到所述报警声音信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述开关器件的控制端电压与所述开关器件的输出电阻成 线性关系。
【文档编号】G08B3/10GK104077862SQ201310109067
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月29日 优先权日:2013年3月29日
【发明者】刘琳 申请人:北京谊安医疗系统股份有限公司