醫(yī)用智能化語音報(bào)警裝置的研制與應(yīng)用

李朝波，王娜娜，梁 寧，王春梅，高英河，王世浩，欒 海

醫(yī)用智能化語音報(bào)警裝置的研制與應(yīng)用

李朝波，王娜娜，梁 寧，王春梅，高英河，王世浩，欒 海

目的：通過加裝智能化語音報(bào)警裝置來完善DL-C-B型超短波治療儀的定時(shí)治療功能，使之在治療結(jié)束時(shí)能發(fā)聲提示醫(yī)生以及患者。方法：以大規(guī)模集成電路ISD-1110為核心，結(jié)合外圍元器件完成報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。再根據(jù)超短波治療儀和報(bào)警電路的工作原理進(jìn)行邏輯控制電路的設(shè)計(jì)，將語音報(bào)警裝置與超短波治療儀進(jìn)行電性連接。結(jié)果：經(jīng)過1 a的運(yùn)行和調(diào)試，達(dá)到了預(yù)期的效果，患者和醫(yī)生均反映良好。結(jié)論：該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

語音報(bào)警裝置；超短波治療儀；控制電路；報(bào)警電路

0 引言

目前，臨床上多種用于康復(fù)治療的電子設(shè)備雖然具有定時(shí)功能，但在治療結(jié)束后沒有提示音或者提示音不悅耳，被稱為“啞巴”機(jī)器[1]?！皢“汀睓C(jī)器在使用時(shí)不能及時(shí)確認(rèn)治療時(shí)間的結(jié)束，這樣不僅降低了操作人員的工作效率，也耽誤了患者的寶貴時(shí)間。鑒于此，我們?cè)贒L-C-B型超短波治療儀中加裝了一種智能化語音報(bào)警裝置[2-4]。加裝語音報(bào)警裝置之后的超短波治療儀在治療結(jié)束后會(huì)自動(dòng)發(fā)聲提示：您的治療已結(jié)束，祝您早日康復(fù)，治療咨詢電話：XXXXXX。這種語音報(bào)警裝置既提示操作人員治療結(jié)束，可以關(guān)機(jī)或進(jìn)行下一項(xiàng)治療，同時(shí)也使患者感到溫馨，能夠在愉悅的心情下記住治療咨詢電話，進(jìn)而使醫(yī)院達(dá)到市場(chǎng)營(yíng)銷的目的。

1 報(bào)警裝置設(shè)計(jì)

1.1 硬件設(shè)計(jì)

報(bào)警裝置外形如圖1所示，包括控制盒盒蓋、底板、電路板3個(gè)部分。揚(yáng)聲器安裝在控制盒盒蓋上，電路板安裝在底板上，底板通過螺釘固定在超短波機(jī)器內(nèi)部。控制盒引出5根連接線，其中A、B線連接超短波治療儀內(nèi)部220 V電源，C線連接超短波治療儀內(nèi)部整流電源負(fù)極，D線連接超短波治療儀內(nèi)部整流電源正極，E線連接超短波治療儀內(nèi)部定時(shí)開關(guān)。

圖1 報(bào)警裝置外形圖

1.2 電路結(jié)構(gòu)

語音報(bào)警電路結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示[5-6]。

圖2 電路結(jié)構(gòu)框圖

1.2.1 定時(shí)開關(guān)

定時(shí)開關(guān)為超短波治療儀的自身電路器件，在保證原來作用不變的情況下，為邏輯控制電路提供治療結(jié)束時(shí)的電脈沖，改變其邏輯狀態(tài)，同時(shí)控制24 V直流電源的通斷。

1.2.2 24 V直流電源

24 V直流電源由超短波治療儀的原電路產(chǎn)生，為邏輯控制電路提供所需電能。它首先受控于定時(shí)開關(guān)，之后又經(jīng)邏輯控制電路的自鎖功能而自鎖，保證在治療結(jié)束定時(shí)開關(guān)觸點(diǎn)斷開時(shí)，仍然能夠給邏輯控制電路供電。

1.2.3 10 V直流電源

10 V直流電源由5 W變壓器輸出的10 V電壓經(jīng)整流濾波后產(chǎn)生，直接供給功放電路，同時(shí)經(jīng)三端穩(wěn)壓器產(chǎn)生5 V直流電壓給錄放模塊提供專用電源。

1.2.4 語音錄放模塊

語音錄放模塊采用的是美國(guó)ISD公司生產(chǎn)的ISD-1110型模塊，其接線圖如圖3所示。ISD-1110型模塊可用于語音報(bào)警及語音提示裝置中，體積小巧，厚度僅為9 mm，造價(jià)20元，內(nèi)含64 KB/128 KB KEEPROM存儲(chǔ)器、消除噪聲的話筒前置放大器、自動(dòng)增益調(diào)節(jié)AGC電路、適合語音的專用濾波電路、具有極高溫度穩(wěn)定性的時(shí)鐘振蕩電路及全部語音處理電路，具有微型化、使用方便、語音任意播放、斷電語音保存、微功耗、音質(zhì)與磁帶效果相當(dāng)?shù)忍攸c(diǎn)。主要技術(shù)參數(shù)為：工作電壓2.7～5.5 V、靜態(tài)電流0.5 μA、工作電流25 mA、錄放時(shí)間8～20s、功率輸出100mW。

ISD-1110型模塊放音有2種方式：（1）輕觸一下PE鍵即開始放音，直至放音結(jié)束，或輕觸一下PL鍵讓其中途停止。（2）按住PL鍵開始放音，直至松PL鍵或放音結(jié)束時(shí)停止。本文所研制的報(bào)警電路中，采用的是第二種放音方式，使ISD組件的L端接高電平，當(dāng)給PL端一個(gè)低脈沖時(shí)，即循環(huán)放音，直至低脈沖消失，則停止放音。

1.2.5 功放電路設(shè)計(jì)與揚(yáng)聲器選擇

功放電路由電壓放大和電流放大2個(gè)部分組成。根據(jù)語音錄放模塊的輸出功率，電壓放大核心器件選用的是NE5532，是一種雙運(yùn)放、高性能、低噪聲的運(yùn)算放大器，與大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器比較，具有更好的噪聲性能、輸出驅(qū)動(dòng)能力和相當(dāng)高的小信號(hào)與電源帶寬。音頻電流放大選用的是TDA2030A，是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放器件，具有體積小、輸出功率大、失真小、開機(jī)沖擊極小等特點(diǎn)，并且具有內(nèi)部保護(hù)電路。輸出音量要連續(xù)可調(diào)，以方便治療儀語音提示適合各種環(huán)境下的應(yīng)用。輸出功率設(shè)計(jì)小于2 W即可滿足需要，揚(yáng)聲器選擇8 Ω、0.25 W。

1.3 電路原理

定時(shí)語音提示裝置的電路原理圖如圖4所示[7-10]。

圖3 ISD-1110型模塊接線圖

圖4 定時(shí)語音提示裝置電路原理圖

（1）當(dāng)S1電源開關(guān)閉合后，超短波治療儀得電預(yù)熱。同時(shí)語音電路器件只有變壓器T2初級(jí)得電。

（2）預(yù)熱完成后，調(diào)整治療定時(shí)開關(guān)，使其觸點(diǎn)S2閉合。超短波治療儀自身的24 V直流電源使繼電器J1和J2同時(shí)得電工作。J1繼電器的工作使其常開觸點(diǎn)閉合。J1的一組常開觸點(diǎn)閉合后，J1繼電器自鎖，不再受定時(shí)器控制，另一組常開觸點(diǎn)閉合，給語音電路提供+5 V電源。J2繼電器工作后，使其常閉觸點(diǎn)斷開，不給語音提示電路提供觸發(fā)放音信號(hào)。語音電路先得電的目的是使之處于穩(wěn)定放音預(yù)備狀態(tài)，消除語音播放速度緩慢導(dǎo)致的聲音嚴(yán)重失真。

（3）治療時(shí)間結(jié)束時(shí)，定時(shí)器打開，此時(shí)只有繼電器J2失電，常閉觸點(diǎn)閉合，致使語音芯片的PL放音腳與電源地接通，獲得一個(gè)低脈沖觸發(fā)信號(hào)，完成語音提示的觸發(fā)過程。

（4）當(dāng)無治療任務(wù)時(shí)，可以直接關(guān)閉治療儀電源開關(guān)S1，使放音提示關(guān)閉；如果需要做下組治療時(shí)，重新打開定時(shí)開關(guān)S2，使語音電路停止觸發(fā)，致使放音電路停止放音工作。

1.4 系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)

語音報(bào)警電路與超短波治療儀部分電路的連接如圖4虛線框中所示。

在不改動(dòng)超短波治療儀任何電器元件的前提下，如何將語音報(bào)警電路與超短波治療儀電路正確連接，是智能化語音報(bào)警裝置研制的關(guān)鍵問題。要想有效解決此問題，首先要熟悉超短波治療儀的操作過程、電路原理以及相關(guān)元器件。超短波治療儀的定時(shí)器件是常開單觸點(diǎn)開關(guān)，用于啟動(dòng)治療電源的開關(guān)，語音報(bào)警電路就由此器件控制。在每次治療操作過程中該器件的觸點(diǎn)依次發(fā)生3次、2種狀態(tài)的變化，即斷開（預(yù)熱時(shí)）——閉合（治療時(shí)）——斷開（治療結(jié)束），只能利用其治療結(jié)束時(shí)的“斷開”狀態(tài)使語音報(bào)警裝置發(fā)揮作用。

另外，在智能化語音報(bào)警裝置安裝到超短波治療儀內(nèi)部時(shí)，要保證其連接導(dǎo)線最短，布局清楚合理[9]。必須要仔細(xì)觀察、熟悉超短波治療儀內(nèi)部電路的裝配結(jié)構(gòu)，利用專業(yè)檢測(cè)工具，找到最佳連接焊點(diǎn)，達(dá)到理想的連接效果。

2 系統(tǒng)應(yīng)用分析

2.1 消除干擾

在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，在開關(guān)超短波治療儀或者調(diào)節(jié)超短波治療儀上的電接點(diǎn)旋鈕，如“電源電壓”、“治療強(qiáng)度”時(shí)，經(jīng)常會(huì)引起語音報(bào)警裝置的不自主工作，使其失去意義。為消除這一干擾現(xiàn)象，在芯片的放音接線腳與電源負(fù)極之間并接了一支0.1 μF的無極濾波電容（如圖4所示），有效消除了干擾，保證了語音報(bào)警裝置正常工作[11]。

2.2 效果分析

加裝智能化語音報(bào)警裝置之后的超短波治療儀在康復(fù)中心投入使用，經(jīng)過1 a的試運(yùn)行、調(diào)試以及使用后調(diào)查，操作人員與患者均反映良好，認(rèn)為帶有語音提示功能的超短波治療儀比“啞巴”機(jī)器更加人性化、智能化。操作人員在使用過程中感覺更加方便，當(dāng)對(duì)多位患者同時(shí)進(jìn)行治療時(shí)，根據(jù)提示音就可以判斷治療是否結(jié)束，而不必再一次一次地對(duì)每一位患者的治療過程進(jìn)行巡查?；颊咴谥委熃Y(jié)束后，聽到溫馨的祝福和悅耳的提示音感到心情舒暢，而且提示音中的病情咨詢電話或科室電話有助于患者及時(shí)與醫(yī)生溝通，了解治療情況，同時(shí)醫(yī)院也無形中達(dá)到了市場(chǎng)營(yíng)銷的目的。

3 結(jié)語

智能化語音報(bào)警裝置的加裝，完善了超短波治療儀的功能。在為操作人員和患者帶來便利與舒適的同時(shí)，避免了“啞巴”機(jī)器造成的時(shí)間浪費(fèi)，有效地提高了其實(shí)用性能。

該語音報(bào)警裝置的所有器件可全部裝配在面積不足50 cm2的單面敷銅板上，體積小巧，可直接固定于定時(shí)治療設(shè)備內(nèi)部的任何部位，在不改動(dòng)定時(shí)治療設(shè)備內(nèi)部電路性能和結(jié)構(gòu)的情況下，進(jìn)行相應(yīng)連接，完成安裝。且一次性成本投入適中，每臺(tái)造價(jià)不超過200元，具有很大的發(fā)展空間與應(yīng)用前景。

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（收稿：2013-11-28 修回：2014-04-14）

Development and application of medical intelligent voice alarm device

LI Chao-bo,WANG Na-na,LIANG Ning,WANG Chun-mei,GAO Ying-he,WANG Shi-hao,LUAN Hai
(Beidaihe Sanatorium of Beijing Military Area Command,Qinhuangdao 066100,Hebei Province,China)

ObjectiveTo improve the time treatment of DL-C-B ultrashort wave therapy apparatus by a medical intelligent voice alarm device in order to prompt the doctor and patient when the treatment is completed.MethodsWith largescale integrated circuit ISD-1110 as the core unit,peripheral components were combined to design the alarm circuit. Logical control circuit was developed based on the working principle of the therapy apparatus and alarm circuit in order to realize the electrical connection between the voice alarm device and the therapy apparatus.ResultsOne-year running and trial proved that the device met the desired requirements.ConclusionThe device has a simple structure and stable performances,and thus is worth popularizing practically.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（11）：49-51]

voice alarm device;ultrashort wave therapy apparatus;control circuit;alarm circuit

R318.6；R197.39

A

1003-8868（2014）11-0049-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.11.049

李朝波（1963—），男，主任，副主任技師，主要從事醫(yī)療設(shè)備管理、維修、質(zhì)控方面的研究工作，E-mail：275944286@qq.com。

066100河北秦皇島，北京軍區(qū)北戴河療養(yǎng)院（李朝波，王娜娜，梁 寧，王春梅，高英河，王世浩，欒 海）

王娜娜，E-mail：huahang1de@sina.com