采用LabVIEW为平台开发多参数病人监护仪自动测试系

采用LabVIEW为平台开发多参数病人监护仪自动测试系统
Develop Automatic Test System for Multi-parameter Patient Monitor Based on LabVIEW Platform

作者：陈祥
职务：高级测试开发工程师
公司：飞利浦（中国）投资有限公司

应用领域：
产品测试

挑战：
以NI LabVIEW为软件核心，集成了多种数据采集卡，通信板卡，各类通用仪器，医疗专用仪器，安规仪器，切换夹具等硬件，共同构成多参数病人监护仪的全功能及安全测试平台。

使用的产品：
测试硬件：
1)标准工控机
2)NI PCI GPIB通信板卡(778032-01)
3)NI PCI-6528 24路通道间光隔离漏/源输入
4)NI PCI RS232/4串口通信板卡(777642-04)
5)NI PCI-6733 高速模拟输出(AO)
6)NI USB-6251 USB高速M系列多功能DAQ
7)USB-I2C总线适配器
8)Chroma AC Source 61601A交流电源
9)Agilent 53132A高精度频率计数器
10)Agilent N6700可控模块化电源
11)Vitrek V4高压测试仪
12)Metron QA-90漏电流测试仪
13)Kakogawa MT210 Digital Manometer高精度数字压力仪
14)Fluke SPO2 Index2血氧模拟仪
15)Fluke MPS450多参数病人信号模拟仪
16)Bluetooth Dongle蓝牙适配器
17)标准CO2气体
测试软件
1)Windows XP Professional操作系统
2)Window Office 2003 Professional (including EXCEL and ACCESS)
3)NI LabVIEW 8.0图形化编程环境
4)NI Application Builder 8.0应用程序生成器
5)NI Report Generation Toolkit用于Microsoft Office的报告生成工具包
6)NI Database Connectivity Toolkit数据库连接工具包
7)NI GPIB Driver
8)NI RS232 Driver
9)NI DAQmx(DAQ Assist)
10)NI Signal Processing Toolkit数据分析工具
11)NI TCP Communication Driver TCP通信协议
12)NI Bluetooth Communication Driver蓝牙通信协议
13)NI Windows Registry Access Vis注册表工具
14)SMbus driver( An External Driver Installed in LabVIEW 8.0)

相关医疗标准：
1)ANSI/AAMI EC13:2002/(R)2007 《Cardiac monitors, heart rate meters, and alarms》
2)YY91079 《心电监护仪专用标准》
3)BS EN60601-1:1990 BS 5724-1:1989《Medical electrical equipment ―Part 1: General requirements for safety》
4)GB 9706.1-2007《医用电气设备_第1部分_安全通用要求》

病人监护仪介绍：
病人监护仪属医疗设备，用于临床实时监护病人的ECG(心电图), SPO2(血氧饱和度)，NIBP(无创血压)，IBP(有创血压)，Temperature(温度), etCO2(末端二氧化碳/呼吸)等各种生理特征参数。

测试系统的架构
测试系统以工控机为控制平台。由内部的GPIB和串口卡来对外围的可编程仪器的控制；由数据采集卡对测试信号进行采集；DIO (数字输入输出) 对自制夹具内部的继电器切换控制；由直流电源控制电磁阀进行测试气体回路管理；通过网路服务器进行测试数据库，测试报表，登录信息的存储管理；

图一 系统结构

测试系统的界面
1)用户管理：
为了测试系统的操作安全和信息安全，该测试站只允许培训合格的用户访问。该系统还根据使用者的级别定义了相应的操作权限。所有访问信息都会通过网络传入服务器的登录数据库中。

图二 登录界面

2)测试界面：
该测试界面记录了测试站名称，版本号，待测物的型号，序列号，操作者名称，测试时间，测试数据等必要信息。测试过程还会实时显示当前测试项名称，进度条。

图三 测试界面

心电监护仪的测量原理
1)ECG心电功能
ECG心电图人体非常重要的生理信号，该信号可以反应心率和强度，医生以从中分析病人心脏的状态，如早搏，缺损，室颤，停搏等。
a)标准心电信号测试
按标准ANSI/AAMI EC13由NI PCI-6733 高速模拟输出通道(AO)产生标准心电信号；

图四 标准心电信号
按标准ANSI/AAMI EC13设计ECG心电测试信号切换器，NI USB-6251 USB高速M系列多功能DAQ的数字输入输出负责内部继电器的切换。

图五ECG心电测试信号切换器
b)心电信号仿真测试
NI RS232 通信模块通过NI PCI RS232/4(777642-04) 通信板卡向Fluke MPS450多参数病人信号模拟仪发送控制指令，设置ECG的心率 (Heart Rate) 和幅度 (Amplitude) 。该模拟还可以模拟多种病理性心电信号。

2)NIBP无创血压功能
无创血压功能的检测要点是对其内部的气压的精度进行校准。本系统采用可串口编程的Kakogawa MT210 Digital Manometer数字压力仪，该仪器具有很高的测量精度。

3)SPO2血氧饱和度功能
测试系统通过串口控制卡，设置血氧模拟仪 Fluke SPO2 Index2，输出仿真血氧模拟信号；将信号输入到监护仪，对其精度和相应速度进行测量。

4)IBP有创血压功能
有创血压用于直接测量人体血管组织内的压力。实际测试中由工控机串口控制MPS450输出仿真信号，来模拟血管压力传感器的信号。