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病人监护中的经胸阻抗测量

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作者:CatherineRedmond时间:2013-11-27来源:电子产品世界收藏

  交流耦合电容的值决定电流幅度。电容值越大,则驱动电流越大,因而电压差也越大,信噪比越高。图2显示了呼吸驱动和测量电路的典型信号链。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/192727.htm

  医疗标准规定了可安全注入病人的最大容许电流,DC至1 kHz为 50μA rms。频率每提高一倍,容许电流也加倍,直至提高到100 kHz时的1 mA,然后持平。

  驱动频率通常高于20 kHz,当频率从较低值提高到100 kHz时,皮肤至电极阻抗降低大约100倍。

  100 kHz以上的频率对于呼吸驱动而言不常见,此时杂散电容难以控制,手术设备等干扰也会造成问题。

  载波电极间的阻抗等于以下阻抗之和:电缆电阻(包括每个电极的除颤保护电阻,RCABLE通常为1k至10k欧姆,某些电缆更大)、电极与皮肤的接触阻抗(50至700欧姆),以及电极间身体大块组织的阻抗(RTHORACIC约为100至500欧姆)。存在上述大静态阻抗的情况下,测量电路必须解析呼吸过程中出现的小于1欧姆的身体阻抗变化(R典型值是0.2至5欧姆峰峰值)。图4显示了分布在至病人路径上的各部分阻抗。

  测量电路

  此电路的测量部分由高通滤波、放大、抗混叠、模数转换和数字域中的同步解调组成,如图2所示。采集的信号为驱动频率的调幅载波和呼吸频率的浅调制包络。

  图5所示为信号在时域中的样子。载波调制很小,对相关噪声源有严格的限制,因此需要产生尽可能大的信号。载波的幅度和呼吸包络取决于驱动电路产生的电压、静态和动态呼吸胸阻抗的值,以及驱动电路输出端之间的总电阻。

  测量分辨率受可用信噪比的限制。如上所述,呼吸期间胸腔的电阻抗会发生变化,在高达10k欧姆(驱动和返回路径的电缆总阻抗)的基线上,变化值约为0.2欧姆。对于一个300 mV信号,它产生大约2μV的变化,因此必须使用极高分辨率ADC或过采样。

  电极与皮肤接触,形成一个简单的电池,每个电极可能具有高达300 mV的半电池电位。高通滤波器滤除直流信号成分,并提供更大交流增益。经过抗混叠后,ADC对信号进行数字化处理。

  数字信号乘以信号发生器的I和Q相,结果经过低通滤波,获得与信号发生器同相和正交的信号成分的幅度。由于呼吸频率很低,因此这些低通滤波器可以具有数十Hz的截止频率。I-Q信号可转换为幅度相位格式,或由主处理器直接用于进一步滤波、呼吸率计算和分析。



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