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生物医学电子学领域的医疗传感器(二)

作者:时间:2012-05-11来源:网络收藏

参见图4,硬件、算法处理器以及固件部分插入到现有架构中,在物理域和算法域之间有定义良好的信号路径。

图4,双向脑机接口原型中的传感器硬件、算法处理器与固件区都插到现有架构中,并有物理域和算法域中定义良好的信号路径
图4,双向脑机接口原型中的硬件、算法处理器与固件区都插到现有架构中,并有物理域和算法域中定义良好的信号路径

心脏

体积小、无线、无接触,这些词汇都不可能与过去的ECG装置搭上关系。现在电子技术的新进展促成了更紧凑更便携的设计,有些带有无线功能,甚至不需要与人体有物理或电阻触点。

集成电路的发展造就了ECG设计的小型化,如德州仪器公司高集成度的ADS1298R AFE,它还包含了全集成的呼吸阻抗测量功能。图5给出了一个集成AFE设备,它就像是ADS12998加上ECG架构的其它重要部分。

图5,带有集成模拟前端(AFE)设备心电解决方案
图5,带有集成模拟前端(AFE)设备心电解决方案

ECG系统功能与进展

ECG机的基本功能包括ECG波形显示(可以采用LCE屏幕或打印纸介质)、心律指示及采用按键的简单用户界面。越来越多的ECG产品中需要更多的功能,例如用方便介质做病人记录的存储,无线/有线传输,以及在有触摸功能大型LCD屏的2D/3D显示等。

多级诊断能力也在为医生和没有特殊ECG训练的人们提供帮助,让他们理解ECG图形,以及对某些心脏状况的提示(下面会讨论Monebo算法)。当ECG信号被捕捉和数字化时,将被送去做显示和分析,分析工作涉及更进一步的信号处理。

信号采集的挑战

ECG信号的测量可能极具挑战性,因为存在着大的DC偏压,以及各种干扰信号。一个典型电极上的这种电势可以高达300mV.干扰信号包括来自电源的50Hz/60Hz干扰、由于病人活动而造成的运动干扰、电外科设备的射频干扰、除颤脉冲、起搏器脉冲,以及其它监护设备的干扰。

对于不同的最终设备, 一台ECG将需要不同的精度和带宽:- 频率在0.05Hz~30Hz之间的标准监护需求;- 频率从0.05Hz~1000Hz的诊断型监护需求。

采用高输入阻抗仪表放大器(INA)可以抑制掉一些50Hz/60Hz的共模干扰,它消除了两个输入端上共同的交流线噪声。要进一步抑制线路上的电源噪声,可将信号反向,再由一个放大器通过右腿回送给病人。只要几微安甚至更小的电流,就可以显着提高CMR,并保持在UL544的限制范围内。另外,50Hz/60Hz的数字陷波滤波器也可以进一步降低这种干扰。



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