医用智能化语音报警装置的研制与应用

李朝波，王娜娜，梁 宁，王春梅，高英河，王世浩，栾 海

医用智能化语音报警装置的研制与应用

李朝波，王娜娜，梁 宁，王春梅，高英河，王世浩，栾 海

目的：通过加装智能化语音报警装置来完善DL-C-B型超短波治疗仪的定时治疗功能，使之在治疗结束时能发声提示医生以及患者。方法：以大规模集成电路ISD-1110为核心，结合外围元器件完成报警电路的设计。再根据超短波治疗仪和报警电路的工作原理进行逻辑控制电路的设计，将语音报警装置与超短波治疗仪进行电性连接。结果：经过1 a的运行和调试，达到了预期的效果，患者和医生均反映良好。结论：该装置结构简单、性能稳定，具有较强的实用价值。

语音报警装置；超短波治疗仪；控制电路；报警电路

0 引言

目前，临床上多种用于康复治疗的电子设备虽然具有定时功能，但在治疗结束后没有提示音或者提示音不悦耳，被称为“哑巴”机器[1]。“哑巴”机器在使用时不能及时确认治疗时间的结束，这样不仅降低了操作人员的工作效率，也耽误了患者的宝贵时间。鉴于此，我们在DL-C-B型超短波治疗仪中加装了一种智能化语音报警装置[2-4]。加装语音报警装置之后的超短波治疗仪在治疗结束后会自动发声提示：您的治疗已结束，祝您早日康复，治疗咨询电话：XXXXXX。这种语音报警装置既提示操作人员治疗结束，可以关机或进行下一项治疗，同时也使患者感到温馨，能够在愉悦的心情下记住治疗咨询电话，进而使医院达到市场营销的目的。

1 报警装置设计

1.1 硬件设计

报警装置外形如图1所示，包括控制盒盒盖、底板、电路板3个部分。扬声器安装在控制盒盒盖上，电路板安装在底板上，底板通过螺钉固定在超短波机器内部。控制盒引出5根连接线，其中A、B线连接超短波治疗仪内部220 V电源，C线连接超短波治疗仪内部整流电源负极，D线连接超短波治疗仪内部整流电源正极，E线连接超短波治疗仪内部定时开关。

图1 报警装置外形图

1.2 电路结构

语音报警电路结构框图如图2所示[5-6]。

图2 电路结构框图

1.2.1 定时开关

定时开关为超短波治疗仪的自身电路器件，在保证原来作用不变的情况下，为逻辑控制电路提供治疗结束时的电脉冲，改变其逻辑状态，同时控制24 V直流电源的通断。

1.2.2 24 V直流电源

24 V直流电源由超短波治疗仪的原电路产生，为逻辑控制电路提供所需电能。它首先受控于定时开关，之后又经逻辑控制电路的自锁功能而自锁，保证在治疗结束定时开关触点断开时，仍然能够给逻辑控制电路供电。

1.2.3 10 V直流电源

10 V直流电源由5 W变压器输出的10 V电压经整流滤波后产生，直接供给功放电路，同时经三端稳压器产生5 V直流电压给录放模块提供专用电源。

1.2.4 语音录放模块

语音录放模块采用的是美国ISD公司生产的ISD-1110型模块，其接线图如图3所示。ISD-1110型模块可用于语音报警及语音提示装置中，体积小巧，厚度仅为9 mm，造价20元，内含64 KB/128 KB KEEPROM存储器、消除噪声的话筒前置放大器、自动增益调节AGC电路、适合语音的专用滤波电路、具有极高温度稳定性的时钟振荡电路及全部语音处理电路，具有微型化、使用方便、语音任意播放、断电语音保存、微功耗、音质与磁带效果相当等特点。主要技术参数为：工作电压2.7～5.5 V、静态电流0.5 μA、工作电流25 mA、录放时间8～20s、功率输出100mW。

ISD-1110型模块放音有2种方式：（1）轻触一下PE键即开始放音，直至放音结束，或轻触一下PL键让其中途停止。（2）按住PL键开始放音，直至松PL键或放音结束时停止。本文所研制的报警电路中，采用的是第二种放音方式，使ISD组件的L端接高电平，当给PL端一个低脉冲时，即循环放音，直至低脉冲消失，则停止放音。

1.2.5 功放电路设计与扬声器选择

功放电路由电压放大和电流放大2个部分组成。根据语音录放模块的输出功率，电压放大核心器件选用的是NE5532，是一种双运放、高性能、低噪声的运算放大器，与大多数标准运算放大器比较，具有更好的噪声性能、输出驱动能力和相当高的小信号与电源带宽。音频电流放大选用的是TDA2030A，是德律风根生产的音频功放器件，具有体积小、输出功率大、失真小、开机冲击极小等特点，并且具有内部保护电路。输出音量要连续可调，以方便治疗仪语音提示适合各种环境下的应用。输出功率设计小于2 W即可满足需要，扬声器选择8 Ω、0.25 W。

1.3 电路原理

定时语音提示装置的电路原理图如图4所示[7-10]。

图3 ISD-1110型模块接线图

图4 定时语音提示装置电路原理图

（1）当S1电源开关闭合后，超短波治疗仪得电预热。同时语音电路器件只有变压器T2初级得电。

（2）预热完成后，调整治疗定时开关，使其触点S2闭合。超短波治疗仪自身的24 V直流电源使继电器J1和J2同时得电工作。J1继电器的工作使其常开触点闭合。J1的一组常开触点闭合后，J1继电器自锁，不再受定时器控制，另一组常开触点闭合，给语音电路提供+5 V电源。J2继电器工作后，使其常闭触点断开，不给语音提示电路提供触发放音信号。语音电路先得电的目的是使之处于稳定放音预备状态，消除语音播放速度缓慢导致的声音严重失真。

（3）治疗时间结束时，定时器打开，此时只有继电器J2失电，常闭触点闭合，致使语音芯片的PL放音脚与电源地接通，获得一个低脉冲触发信号，完成语音提示的触发过程。

（4）当无治疗任务时，可以直接关闭治疗仪电源开关S1，使放音提示关闭；如果需要做下组治疗时，重新打开定时开关S2，使语音电路停止触发，致使放音电路停止放音工作。

1.4 系统集成设计

语音报警电路与超短波治疗仪部分电路的连接如图4虚线框中所示。

在不改动超短波治疗仪任何电器元件的前提下，如何将语音报警电路与超短波治疗仪电路正确连接，是智能化语音报警装置研制的关键问题。要想有效解决此问题，首先要熟悉超短波治疗仪的操作过程、电路原理以及相关元器件。超短波治疗仪的定时器件是常开单触点开关，用于启动治疗电源的开关，语音报警电路就由此器件控制。在每次治疗操作过程中该器件的触点依次发生3次、2种状态的变化，即断开（预热时）——闭合（治疗时）——断开（治疗结束），只能利用其治疗结束时的“断开”状态使语音报警装置发挥作用。

另外，在智能化语音报警装置安装到超短波治疗仪内部时，要保证其连接导线最短，布局清楚合理[9]。必须要仔细观察、熟悉超短波治疗仪内部电路的装配结构，利用专业检测工具，找到最佳连接焊点，达到理想的连接效果。

2 系统应用分析

2.1 消除干扰

在应用过程中发现，在开关超短波治疗仪或者调节超短波治疗仪上的电接点旋钮，如“电源电压”、“治疗强度”时，经常会引起语音报警装置的不自主工作，使其失去意义。为消除这一干扰现象，在芯片的放音接线脚与电源负极之间并接了一支0.1 μF的无极滤波电容（如图4所示），有效消除了干扰，保证了语音报警装置正常工作[11]。

2.2 效果分析

加装智能化语音报警装置之后的超短波治疗仪在康复中心投入使用，经过1 a的试运行、调试以及使用后调查，操作人员与患者均反映良好，认为带有语音提示功能的超短波治疗仪比“哑巴”机器更加人性化、智能化。操作人员在使用过程中感觉更加方便，当对多位患者同时进行治疗时，根据提示音就可以判断治疗是否结束，而不必再一次一次地对每一位患者的治疗过程进行巡查。患者在治疗结束后，听到温馨的祝福和悦耳的提示音感到心情舒畅，而且提示音中的病情咨询电话或科室电话有助于患者及时与医生沟通，了解治疗情况，同时医院也无形中达到了市场营销的目的。

3 结语

智能化语音报警装置的加装，完善了超短波治疗仪的功能。在为操作人员和患者带来便利与舒适的同时，避免了“哑巴”机器造成的时间浪费，有效地提高了其实用性能。

该语音报警装置的所有器件可全部装配在面积不足50 cm2的单面敷铜板上，体积小巧，可直接固定于定时治疗设备内部的任何部位，在不改动定时治疗设备内部电路性能和结构的情况下，进行相应连接，完成安装。且一次性成本投入适中，每台造价不超过200元，具有很大的发展空间与应用前景。

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[9] 夏路易，石宗义.电路原理与电路板设计教程[M].北京：希望电子出版社，2002.

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[11]郭辉，沈君姝，曹新志，等.断电报警装置的设计及其临床应用[J].医疗卫生装备，2013，34（11）：15-17.

（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，副主任技师，主要从事医疗设备管理、维修、质控方面的研究工作，E-mail：275944286@qq.com。

066100河北秦皇岛，北京军区北戴河疗养院（李朝波，王娜娜，梁 宁，王春梅，高英河，王世浩，栾 海）

王娜娜，E-mail：huahang1de@sina.com