揭開醫療警報設計的神秘面紗,第1部分:IEC60601-1-8標準要求

發布時間:2020-9-15 10:22    發布者:eechina
關鍵詞: 醫療警報 , 重癥監護 , ICU
作者:德州儀器

若您曾在重癥監護病房(ICU)或者在電視節目或電影的醫院場景中聽到過患者監護儀刺耳的警報,您可能會記得這些警報具有特定的模式。這些特定的模式可幫助護理人員從遠處區分緊急警報和非緊急警報。

患者的生命通常取決于ICU中使用的醫療設備的正常功能。這些醫療設備必須符合如國際電工委員會(IEC)等各類標準機構所定義的基本的安全和性能要求。大多數情況下,醫療設備的“基本”性能包括發出視覺警報和聽覺警報,以提醒護理人員采取糾正措施。因此,醫療警報器在這類醫療設備中起到了不可或缺的作用。

多參數患者監護儀、產婦和新生兒護理監視器、麻醉給藥系統、透析器、輸液泵、呼吸機 和外科手術設備都是需要警報的醫療設備。

醫療警報系統必須具有針對所有預期用途的功能,以及能夠識別特定設備的可預見的誤用和單一故障情況。它需要實現冗余,且在ICU內部必須可聽到,且無需進行音頻諧波消除。一些如新生兒保溫箱等醫療設備標準,也要求在與醫療設備的特定距離處有最低聲壓級。

TIEC 60601-1-8:2006列出了醫療設備中警報系統的要求。諸如新生兒保溫箱之類的醫療設備,視覺和聽覺警報可作為補充警報。但在類似呼吸機和輸液泵的設備中,警報系統需要實現顯式冗余。

IEC60601-1-8標準根據異;蚬收鲜录牡椭懈邇炏燃墝瘓筮M行分類。相應地,視覺警報有規定的顏色,如分別使用綠色,琥珀色和紅色對應不同的優先級,而聽覺警報具有特定的波形模式、聲級和諧波響應。

IEC標準極其適用于聽覺警報,其定義了脈沖頻率范圍、脈沖形狀和信號突發模式。這一標準還定義了脈沖之間的最大振幅差。但最具挑戰性的要求是前四個諧波之間的最大振幅差。此振幅差是在帶有反射底板的消聲室內的聲域中測量所得。諧波要求確保ICU中沒有使得聽覺警報的直接諧波和反射諧波相互抵消的地方,因為這將使警報聽不見。另外,在合規性測試過程中,基于硬件的參數實時調整具有挑戰性,且成本昂貴。

所有這些限制使得醫療設備設計人員(主要是電氣、機械或軟件工程師)需要花費較長的時間進行學習。

圖1簡要介紹了警報設計和要求的典型術語,展示了警報音的三個重要方面:突發、脈沖包絡和脈沖。



對于警報脈沖,基本頻率需在150 Hz和1 kHz之間,從而使得前四個諧波處在300 Hz和4 kHz之間。就振幅而言,這四個諧波之間的誤差應處在±15 dB之內。脈沖包絡在聲學域中測量的特定上升和下降時間要求為7.5 ms至100 ms。突發頻率依據警報優先級(低、中、高)而變化。醫療設備制造商可選擇不同的突發時間和頻率。

IEC標準對所有這些不同的參數進行了具體規定。在本系列的下一部分中,我們將討論醫療警報的設計注意事項以及現有的實現技術。

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