無線腳踏開關(guān)在很多醫(yī)療產(chǎn)品中被委以重任,這也要求無線腳踏開關(guān)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中必須遵守一系列標(biāo)準(zhǔn),包括無線協(xié)議、電池/充電、人體工學(xué)、安全,等等。
醫(yī)療設(shè)備用戶和OEM一直以來都對無線腳踏開關(guān)有興趣。他們的興趣主要是源于:
希望將醫(yī)療產(chǎn)品無線化,從而消除醫(yī)療產(chǎn)品中可能存在的會致人絆倒的害人電線;
希望腳踏開關(guān)能比其所控制的醫(yī)療設(shè)備更自由地選擇放置地點(diǎn);
希望消除電線的潛在危害(導(dǎo)致腳踏板發(fā)生故障的最常見的原因通常是手推車/桌子和電纜繞到了一起)
清理/存儲更加輕松
無線設(shè)計(jì)使得腳踏控制板能有更多的容身之處可供選擇
鑒于這些原因,用無線腳踏板控制醫(yī)療設(shè)備逐漸被接受并變得普及,促使OEM要么設(shè)計(jì)適合使用無線腳踏開關(guān)的醫(yī)療設(shè)備,或者將無線腳踏開關(guān)做為售前或售后的選擇。這類設(shè)計(jì)為醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計(jì)引入了兩個新的元素。
第一組設(shè)計(jì)考慮要素圍繞無線腳踏控制的使用。因此,這一設(shè)計(jì)考慮要素相對直接,主要考慮:
為所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品選擇安全的無線協(xié)議
對腳蹋控制開關(guān)選擇供電電池
為了使用方便,需采用的替換/充電技術(shù)
第二組考慮要素圍繞是將無線接收器放置在其所控制的醫(yī)療設(shè)備的內(nèi)部或還是外部。此外還有很多不是很明顯的因素也會很大程度地影響接收器的設(shè)計(jì)。其中包括:
接收器的放置位置
接收器與主設(shè)備通信采用的協(xié)議
接收器和腳踏控制開關(guān)的匹配
腳踏控制“狀態(tài)”信息的最優(yōu)使用
恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)選擇可以簡化安裝,并且能優(yōu)化整體的無線性能。
無線協(xié)議的選擇
現(xiàn)在的技術(shù)為OEM提供了一系列可供選擇的無線協(xié)議,其中包括ZigBee、藍(lán)牙、紅外(IR)、無線寬帶(WLAN)和醫(yī)療器械應(yīng)用的專用協(xié)議。選擇無線協(xié)議時主要考慮的因素包括:
? 兼容應(yīng)用的評估幾險
? 功耗和電源管理
? 響應(yīng)時間
? 內(nèi)在安全性和可靠性
? 成本
低風(fēng)險的應(yīng)用,如用于捕捉參考圖片的醫(yī)療照像機(jī),彩紅外或者ZigBee等非定向協(xié)議就可以充分地滿足需求。與之相對應(yīng)的,風(fēng)險大一些的應(yīng)用,如激光類手術(shù)設(shè)備或高頻外科發(fā)生器,則采用雙向協(xié)議會要更好一些。后者可以提供有更好的抗干擾能力,更強(qiáng)的加密性(用將腳蹋控制開關(guān)和特定的設(shè)備相匹配),以及具有實(shí)時確認(rèn)通信鏈路完整性的能力。
選擇何一類型的腳踏控制供電電池,主要由以下因素決定:
? 腳踏控制電子元器件所要求的工作電壓
? 放置電池所要求空間的制約
? 電池更換或充電的頻率。這一點(diǎn)主要受到所選擇的無線協(xié)議、一次典型使用過程所消耗的能量以及每天工作次數(shù)的影響。
工作電壓要求/空間限制
大多數(shù)無線解決方案要求工作電壓至少為3.6V.因此,電池-化學(xué)選擇將決定所需要電池的數(shù)量,以及放置電池所需要的空間。用到的電池越多,就需要留出更大的方便電池更換的出口,與之相對應(yīng)的問題是密封防潮要求。
電池更換/充電技巧
不管使用何種類型的電池,容易更換是一個重點(diǎn)的設(shè)計(jì)考慮因素,特別是需要用戶在使用過程中自行更換電池的情況下。對于需要經(jīng)常更換電池的醫(yī)療應(yīng)用而言,設(shè)計(jì)的目標(biāo)是可以在不需要工具的情況下快速更換電池。依據(jù)應(yīng)用的不同,保持電池罩的密封完整性是非常重要的。
若選擇充電電池,那么充電方法就成了主要的設(shè)計(jì)變量。當(dāng)前的技術(shù)包括采用醫(yī)療級植入在墻內(nèi)的充電器、通過充電支架或者擴(kuò)充口進(jìn)行傳導(dǎo)式充電、感應(yīng)充電、或者簡單地用在自主系統(tǒng)充電站充滿電的電池來更換已經(jīng)放電完的電池。
設(shè)計(jì)無線接收器需要考慮的因素
接收器的放置位置是關(guān)鍵。OEM有兩個位置可用來放置無線接收器模塊:放在主系統(tǒng)的上面或外面,或放到內(nèi)部,集成到醫(yī)療設(shè)備控制臺內(nèi)部。不管是將接收器設(shè)計(jì)成一個可選附件,或者是做為新產(chǎn)品的一個組成部分,外部安裝的接收器都要求采用凸凹不平的封裝,以便讓這些電子設(shè)備能夠方便地附著在醫(yī)療設(shè)備上。設(shè)計(jì)人員必須考慮:
? 選擇一個不會影響腳踏控制(發(fā)送器)和接收器的通信的位置用于放置接收器。
? 如何將接收器附著在主設(shè)備上,如裝入式、磁性固定,用螺絲固定等。
? 通過接收器連接器,利用主系統(tǒng)為接收器提供電源(通常通過主系統(tǒng)接收器輸入連接器的某個針腳來供電)
板級接收器可以在工廠生產(chǎn)時直接和醫(yī)療設(shè)備集成,或用于現(xiàn)場升級。
內(nèi)置接收器可以由一塊與主系統(tǒng)電路相匹配的PC板組成,也可以是一個能夠迅速被安裝好的已封裝好的(帶外殼)單元。因此,設(shè)計(jì)人員必須考慮:
? 可能會影響內(nèi)置接收器尺寸要求的空間限制。
? 或者在最初始生產(chǎn)時將接收器直接集成到主設(shè)備的內(nèi)部,或者將接收器做為分式器件,在系統(tǒng)最后組裝的時候再與主設(shè)備連接。
? 若是使用分立式器件,那么應(yīng)該如何對這些電子元器件供電
? 可能影響內(nèi)置接收器尺寸要求的空間限制。
內(nèi)部接收器模塊的成本通常要低一些,因此它們不需要外殼、固定件,或電纜(從接收器外殼連接至腳踏開關(guān)輸入連接器或匹配母連接器)。
4.可以選擇完全封閉的帶狀態(tài)指示LED的接收器模塊。
接收器信號協(xié)議
醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)無線踏開關(guān)時有很多協(xié)議可以選擇。接收器可以向給主設(shè)備遞交控制信號以及其它被傳送的數(shù)據(jù),如電池充電狀態(tài)、已經(jīng)歷了幾次充電周期、腳踏開關(guān)識別信息,等等。
接收器可以將接收到的數(shù)據(jù)采用不同的協(xié)議格式傳輸給主設(shè)備。這些協(xié)議格式包括但不限定于:RS-232系列、I2C、USB、或只是用于各種受控功能(如,速度或功率)的離散接觸閉合和/或仿真電壓或電流。與腳踏開關(guān)供貨商緊密合作就可以研發(fā)出易于集成的最佳接口。
配對
與系繩并專門用于控制與之相連的醫(yī)療設(shè)備的有線腳踏開關(guān)不同,無線單元(理論上)有能力控制帶有特定接收器的所有設(shè)備。因此,確保無線腳踏開關(guān)只與特定的需要使用的設(shè)備進(jìn)行通信控制是非常有必要的。通過開發(fā)安全可靠的配對傳輸(腳踏和其接受器)技術(shù),無線腳踏開關(guān)迅速被普遍接受。
配對,即將腳踏控制開關(guān)與特定受控設(shè)備相結(jié)合,可以通過很多種途徑來實(shí)現(xiàn)。目前的技術(shù)包括:
1.在腳踏開關(guān)和目標(biāo)接收器之間引入專用的IR通道來實(shí)現(xiàn)配對。典型的過程就是,通過建立握手協(xié)議,這樣接收器就能接收并存儲腳踏開關(guān)的獨(dú)特身分(比如其型號或序列號),使驅(qū)動腳踏開關(guān)能夠被目標(biāo)接收器感知。在建立握手之后,接收器將僅識別來自其配對伙伴的指令。
2.通過腳踏開關(guān)的無線RF鏈路,建立和控制目標(biāo)的鏈接。通常是讓接受器處在配對模式,與此同時激活腳控踏的一個或者多個控制功能,從而實(shí)現(xiàn)腳踏開關(guān)與相對應(yīng)控制設(shè)備的配對。
3.使用配對電纜。通過將腳踏開關(guān)插入接收器系統(tǒng)配對,此首次啟動將便能配對過程。一旦配對成功,就可以將配對電纜收起來用于后續(xù)配對不同/更換腳踏控制開關(guān),或用作替補(bǔ)電纜,使腳踏控制開關(guān)可以以硬線(非無線)模式。
4. 對于大多數(shù)應(yīng)用來說,配對被限定在一個接收器配對一個腳踏控制開關(guān)。然而,對于有些特定應(yīng)用,可以將兩個腳踏與一個醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行配對。舉一個這類方案的例子就是,有兩個外科醫(yī)生同時進(jìn)行同一臺手術(shù)。在此情況下,程序通常一次只能識別一臺腳踏開關(guān),并且同時會忽略來自另一個配對設(shè)備的所有信號,直至系統(tǒng)程序允許它進(jìn)行配對為止。
考慮到方便現(xiàn)場替換和不犧牲系統(tǒng)的安全性, 配對技術(shù)的多樣化允許設(shè)計(jì)人員靈活地將類似腳踏控制開關(guān)用于同一臺醫(yī)療設(shè)備。
4.無線操作可以滿足最復(fù)雜的腳踏控制開關(guān)要求。
若在設(shè)計(jì)早期就充分考慮放置位置、通訊協(xié)議和配對等因素,就可以使無線腳踏開關(guān)或者無線手控系統(tǒng)能夠:
? 充分地利用無線控制系統(tǒng)的每個潛在優(yōu)勢
? 有助于簡化現(xiàn)場服務(wù)
? 確保無線控制單元的最佳性能
? 最大程度地利用信息框架里提供的非控制信息:如腳踏控制開關(guān)的身份識別、電池充電狀態(tài)、傳送異常、充電次數(shù),等等。
? 以最低成本實(shí)現(xiàn)
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| FS-83-W-RF | FS-82-W-RF | FS-81-W-RF | FS-72 | FS-62-RF |
特點(diǎn):
* 2.4GHz無線射頻技術(shù)
* 工作現(xiàn)場不會有擁擠的電線
* 容易清洗并可以隨便移動位置
* 抗干擾能力好,可以多個系統(tǒng)近距離使用
* 無線射頻技術(shù)采用RFID跳頻技術(shù)
* 射頻:
低功耗,電池可以長時間使用
當(dāng)電壓低于2.2V有警報提示
發(fā)射器由2節(jié)5號電池供電 |
規(guī)格:
操作頻率 60 ops/min
接點(diǎn)電阻<25mΩ(initial)
額定電流/電壓 Receiver output 10A/250VAC
壽命 1000000(operations)
使用溫度范圍 -30~+80oC (-22~176oF)
通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) IEC802.15.1
IEC標(biāo)準(zhǔn) EN 300 328,V1.7.1, EN612326-1(2006); EN 301 489-1,V.1.8.1 EN301 489-17,V2.1.1
防護(hù)等級 IPX8(NEMA 4, 4X, 6, 6P) |
| 舉例:FS-62 | -G | -RF | - |
| 保護(hù)罩 | 無線技術(shù) | 控制距離 |
| 空白:無 | RF:射頻 | 空白:10米 |
| G:帶保護(hù)罩 |
| 100:100米 |
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接收模塊
RCV-RF-6
電源: 10-30V AC/DC 輸出額定值: 10A/250V
| RCV-RF-USB
電源: 4.75-5.25VDC | RCV-1A-6
電源: 5-30V AC/DC 輸出額定值: 1A PNP/NPN
| RCV-RF-2 電源: 3VDC 輸出額定值: /NPN
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