德州儀器 (TI) 的透析器解決方案

方框圖

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

透析器是用于對血液病或腎功能不健全者進(jìn)行治療的人工腎。透析器是幾件基于處理器的包含機(jī)電控制體外血液路徑的設(shè)備，它利用泵和半透膜對患者的血液進(jìn)行過濾。從操作角度上講，透析設(shè)備需要滿足特定的安全條件，其中之一就是單容錯(cuò)。這意味著泵、電機(jī)、管子或電子產(chǎn)品中的單點(diǎn)故障不會(huì)危及患者，也不會(huì)將他們暴露在危險(xiǎn)的環(huán)境中。這意味著系統(tǒng)中需要若干個(gè)冗余組件和電路以及“看門狗”管理的分離機(jī)制。這些器件可能包括無源組件和有源組件，例如控制器件、傳感器、電機(jī)、加熱器、泵和閥門驅(qū)動(dòng)器。通常，操作的“安全模式”表示將禁用動(dòng)脈血泵并夾住靜脈管道，以防止不安全的血液流入患者體內(nèi)。

透析器中的典型電路包括：

傳感器控制板：包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器、精密基準(zhǔn)、時(shí)鐘和 VCO 以及儀表或運(yùn)算放大器。雖然這些電路需要作出快速響應(yīng)，但此處包含的器件通常更偏向于朝著高精度而非當(dāng)今所考慮的高速度發(fā)展。其中的一部分還由驗(yàn)證測量或警報(bào)信號以及在整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)協(xié)調(diào)響應(yīng)的需要推動(dòng)，而不是只對隨機(jī)激勵(lì)作出反應(yīng)。此處使用的 A/D 將提供高可靠性、良好的防噪性能（注意系統(tǒng)中包含電機(jī)和泵）和高精度。

動(dòng)脈和靜脈控制卡：系統(tǒng)的這些部分可能包含如下功能：動(dòng)脈和靜脈壓力傳感器、血泵、管夾、液位傳感器、血液檢測傳感器和各種其它監(jiān)控和控制功能。自從 TI C2xxx DSP 面向電機(jī)驅(qū)動(dòng)和工業(yè)傳感器應(yīng)用以來，它們就成為這些領(lǐng)域的理想微控制器選擇。它不僅提供驅(qū)動(dòng)和診斷功能，還能夠?qū)嵤?RPM 和電機(jī)線圈電流傳感以及讀取壓力變送器數(shù)據(jù)。同時(shí)還可以在最小的成本影響下支持系統(tǒng)中所需的冗余。

電機(jī)/泵驅(qū)動(dòng)器：透析器中包含許多電機(jī)、泵、閥門和加熱器。每個(gè)組件都可能需要特定的驅(qū)動(dòng)電路，對于 C2xxx 控制器，其中的某些組件能夠直接驅(qū)動(dòng)。選擇合適的 D/A 轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動(dòng)放大器對于電機(jī)/泵的控制以及電機(jī)/泵的預(yù)期使用壽命非常重要。任何值或電機(jī)驅(qū)動(dòng)比較困難以及信號噪聲大都將會(huì)導(dǎo)致它們運(yùn)行時(shí)迅速發(fā)熱和性能降低，并且會(huì)影響與機(jī)器相連的患者的整體舒適度。

從 TI C2xxx 系列的高性能 32 位控制器，到其精確模擬系列的放大器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，再到一系列的電源管理解方案，TI 都會(huì)提供合適的組件和支持。

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