概念简述
除颤器表明晰医疗保健未来的发展方向。这种设备已成为抢救生命的重要技能，但就在几年前，只要医院和救护车才会装备，而且也只要经过专门培训的专业医护人员才会运用。有些人对除颤器的效果还持怀疑态度。幻想一下，假如一名搭档忽然捂住自己的胸口，然后倒在地上，周围未受过专门培训的员工会怎么做呢?肯定是赶忙跑到柜子边，砸碎玻璃，取出除颤器的《快速入门攻略》，并快速阅读，了解各种衔接、操控以及预防措施。一起，患者还在地上忍受着病痛的摧残。与此一起，施救者的脑子里会闪现医疗剧中无数个相似的场景，在这样的场景中一般是医生给自己或护理而不是患者除颤。但在实际中却没这么戏剧化，医疗技能现已走出医院并进入作业场所和人们的日常日子中。
作业场所的除颤器
这类除颤器会经过语音或图表向从未运用过除颤器的用户阐明详细的运用办法，以及怎么正确运用监护仪和导联开关。机器随后会依据患者状况确认适用的电量，避免新手在救助患者时伤到自己。当急救医护人员抵达后，他们能够衔接除颤器并下载里边存储的数据，以便将数据带回医院供医生检查剖析。
医疗保健设备的发展方向
上文叙述的故事表明晰家用电子医疗保健技能的远景及面对的应战，医疗设备不再局限于临床运用，而是越来越多地走进人们的日常日子中。这类设备包含：健康辅佐设备(如手机上的卡路里计算器运用程序或跑步机上的心率监护仪)、坚持生命的输液泵、长时间记载数据的生命体征监测仪以及急救设备(如除颤器)等。为了让医疗监护和用药设备走进家庭，它们应具有以下特征：
1. 便携性：功率小、功耗低，便于晚年患者带着(附文：《电源技能助力全民移动医疗》)。
2. 智能化：设备可依据所取得的监控信息确保其装备的正确性，然后完结方针使命或在需求紧迫处理时给予提示。
3. 安全性：设备的安全性规划有必要到达医院内装备的旧款产品的水平，以确保未承受过培训的人员运用设备时在用电和操作方面的安全。
4. 衔接性：可轻松编程、更新和读取数据。这些设备有必要能够与非医疗设备(如商用联网计算机等)相连，以便与长途医疗设备进行通讯。
安全性
医疗保健设备的改造要求愈加重视安全性，而且重视的程度至少不低于当时在医院里运用的电子设备。安全性包含许多方面。设备有必要能够自行判别衔接是否正确以及患者的状况怎么。设备有必要能够避免误操作或歹意篡改。出于隐私方面的要求，设备有必要以安全的办法保存和传输患者数据。此外，设备还须具有杰出的电气安全性，以确保与非医疗通讯设备或其他家用电器衔接时不会发生电路毛病，然后避免高压或走漏电流流入人体。电气安全性在很大程度上都经过隔绝来确保。施行电气隔绝之后，电源和用电回路或其他医疗设备(如除颤器等会发生高电压的设备)之间在电气上被隔绝。本文后半部分将首要评论怎么完结医疗设备衔接的安全隔绝，其间要点评论那些用于非临床环境的医疗设备。
在医疗运用中，患者很简略遭到电气设备的损伤。在皮肤这一保护层之下，人体体液首要由含有血液和细胞质的盐水组成。盐水是杰出的电导体，而皮肤在枯燥时则是杰出的绝缘体。企图监控人体内部状况的医疗设备经过大面积的电极和导电胶来下降皮肤的电阻。这意味着，这些医疗设备上的任何计划外信号很简略发生电流，而且这些电流会流经患者身体，打乱神经体系并影响心脏等器官的功用。规划具有电气安全性的电子医疗设备时，这些重要的电气安全性要求是IEC60601医疗安全标准中的一部分。即便像健身器材上的心率仪那样看上去十分一般的运用，也有必要契合隔绝标准，以确保安全性。那些性命攸关的设备则有必要契合更严厉的标准。 确保设备不受有害电源影响并操控接地
电子产品中的计划外信号首要来源于电网。医疗运用有必要能够隔绝50Hz~60Hz线路上的沟通走漏以及因雷击、开关噪声或线路毛病而导致的电流瞬变。这一点并非针对医疗设备;可是医疗设备在这方面的要求更严厉，而且走漏电流的巨细取决于设备与患者相连的办法。
设备与患者的衔接也有必要隔绝，以避免患者运用多个医疗设备时，设备运用其它衔接作为另一条回路，然后形成电流走向反常。此外，假如患者能够触摸衔接了建筑物安全接地的任何设备(如家用电器或金属床架)，则电流有必要无法经过那条途径。针对患者的绝缘需求两个独立的绝缘体系，或经证明等同于两个独立体系的单个体系。这称为两层患者保护隔绝，简称2MOPP。难点在于确保家用医疗设备通讯和电源的安全性。下面将要点评论通讯接口。
电子设备怎么到达隔绝要求
典型的家用电子医疗设备需求与其他医疗设备或现有家用电子设备进行通讯，应契合隐私和安全性要求以确保信息不被截获或遭到损坏，而且还应契合IEC60601标准中的走漏和安全性要求。一般来讲，电气衔接需求供给两层患者保护，一般应满意以下条件：具有4kV的额外耐受电压、极低的容性走漏以及防除颤额外功用。
能够经过以下几种办法到达电气安全性要求。
射频通讯
榜首种办法是经过射频链路(如低功耗蓝牙或ZigBee标准)通讯，这样能够完全避免电气衔接。一款具有非导电性外壳的以电池供电的医疗设备即可满意一切的隔绝要求。蓝牙的优势在于大多数笔记本电脑和智能手机都供给这种功用，所以设备能够对接，然后能够完结数据记载或长途操控。而ZigBee接口则需求额外的接口硬件才干与家用笔记本电脑等非医疗网络设备之间进行通讯。关于数据传输速率低且不方便衔接的监护仪来说，这种办法较为抱负。
射频通讯的坏处是这种类型的链路很简略遭到射频源的搅扰，也很简略被歹意篡改。因为信号是在空中传达，需求依照医疗隐私法的要求对数据进行加密以避免数据被截获。关于简略的设备而言，这种办法会耗费很多的运用资源。树立这类衔接还需求具有相关的常识，而这关于晚年患者来说并非易事。尽管射频通讯满意一切的安全性要求，但它的安稳性使其不太适用于性命攸关的运用。可是，无线技能具有的移动性使其成为首选的通讯办法。
选用这种办法的一些运用包含内置监护仪的贴片，以及自动记载数据的血糖仪。为了确保用户的安全，这些设备不需求随时坚持衔接。 机械式联锁
若对数据完整性和安稳性有所要求，则有线接口是最佳的挑选。选用有线接口能够完结数据高速传输，且简直不存在差错，一起经过与接口相连还能供给电源。常用的接口为USB、RS-232或RS-485。有线接口满足安稳牢靠，可用于数据记载、向坚持生命的运用供给要害操控信息以及对设备程序进行更新等。USB是PC和手机等家用电子产品仅有的标准接口。可是这种接口有必要契合IEC60601的严厉隔绝要求。遍及的做法是将设备规划为非隔绝式接口，而且只要在设备与患者不触摸的状况下才干运用。例如，运用该设备时，USB端口可放置在盖板下，盖板能够在设备作业时隔绝USB衔接器。这种装备的长处是本钱较低，但缺陷是不能实时监测，而且也不适用于那些无法容易去除设备与患者之间衔接的运用。因而，这种办法十分适宜无需继续衔接患者的设备，但不太适用于像输液泵等这类进入患者体内且有必要在临床环境下运用的设备。
而现场布置的除颤器则选用另一种类型的机械式联锁。这种除颤器的外壳直接装备了网络接口，一旦除颤器被放置在外壳中，它就会自行联网和充电。此外，设备将定时进行自我确诊、检查电池状况并经过网络上报状况数据。运用除颤器时，有必要将其从外壳中取出，然后堵截网络和电源衔接。机械式联锁的最终一种类型是可移动存储器元件。与数码相机中的SD卡相似，数据被写入存储卡后，将存储卡取出并放入独自的读取器中读取。最终数据将被传送到需求的当地。这是最吃力的办法，因为或许不会要求患者亲身去做这些作业。
隔绝接口
完结通讯最牢靠的办法是运用有线隔绝接口。它具有有线接口的安稳性，还能经过内置的隔绝式DC-DC转换器供给电源。它支撑高速上传和下载，而且能在设备衔接患者时运用。有线接口不需求对数据加密，下降了处理器开支。软件保护也能在设备运转的一起完结。该接口还可经过设置，在高数据传输速率下实实际时长途监控，例如，假如患者需求定时复查，医生能够长途取得患者的心电图(ECG)信息。一般状况下，这些接口的隔绝需求依靠光耦合器等设备，但这些设备在传输速度上存在必定约束且集成才能较差。而医用级数字隔绝器并不存在这些约束，因而在新式运用中这类隔绝器正逐渐替代光耦合器。
本文的“机械式联锁”部分说到的通讯接口可经过适宜的数字隔绝器完结隔绝。多年来，RS-232和RS-485一直是隔绝式医疗通讯的首要接口类型。它们兼容ADI公司的ADuM2201等产品，契合IEC60601标准中有关2MOPP医疗额外功用的规则。惋惜的是，这些接口并不为非医疗电子设备所选用。这样一来，USB则成为了运用最广泛的接口。ADuM4160现已完结USB隔绝，相同具有2MOPP的防除颤保护功用。它正被规划用于输液泵、除颤器、无创式血糖仪以及多种临床用患者监护仪。它能够直接与非医用级的PC对接，然后进行实时监控，一起其衔接仍然具有充沛的防除颤才能并契合相关的走漏标准。甚至在运用无线通讯的体系中，也供给了USB端口以便进行软件保护和电池充电等重要操作。因为总是存在需求衔接USB的状况，因而出于安全考虑进行了端口隔绝。有线接口的不足之处是移动性较差。
除颤器隔绝
图1中的除颤用具有几个不同的接口，并运用了多种隔绝技能，因而它是检查隔绝式通讯接口的极佳示例。该设备有必要运用ECG监控患者的心脏活动，以决议是否需求进行除颤。ECG数据途径有必要与除颤器的高压部分相隔绝，以便在患者身上施加电击时不会熔断灵敏的ECG电子器件。可经过隔绝栅极驱动器和数字隔绝器在内部完结隔绝。该设备还可集成以太网接口，当设备搁置在壁挂式外箱内时能够经过以太网接口承受状况监控。以太网接口选用机械式联锁，因而当从壁挂外箱内将除颤器取下时该以太网接口便无法运用。与之相似，电池充电体系也接在壁挂外箱并进行联锁。最终一个需求进行隔绝的功用是通讯端口，它答应下载ECG和除颤数据，供医生检查剖析。该衔接一般会隔绝USB接口，因而无需将设备与患者断开后即可获取数据。
图1：典型的急救除颤器
定论
医疗监护仪和医治设备正逐渐打破临床环境与供给医疗保健之间的必定联系。这些设备使人们的日子质量大为进步，让人们足不出户就能够接遭到高质量的医治和监护。完善的移动式监护和医治给药体系可实时剖析人体需求并实时精确地给药。例如，胰岛素输液泵能仿照人体的胰岛素反响，然后更好地对非卧床患者进行疾病办理。经过新技能，还可让暂时无法前往医院或诊所就诊的患者将本身的监控数据传送到离家有几小时旅程的医院。心脏监护仪还能在患者呈现症状之前检测到发病状况。
医疗信息有必要在医疗设备、医生以及设备保护单位之间完结双向传输。像用药剂量这样的作业参数有必要传送给设备。有必要确保设备的固件运用的是最新版别。一起，还须运用多种办法坚持设备的电气安全性。本文评论的一切隔绝办法均适用于需求高安全性和高牢靠性的家用或临床医疗保健设备，可依据特定运用的详细需求挑选最适宜的隔绝办法。
