生物醫(yī)學電子學領域的醫(yī)療傳感器(二)
參見圖4,傳感器硬件、算法處理器以及固件部分插入到現(xiàn)有架構中,在物理域和算法域之間有定義良好的信號路徑。
圖4,雙向腦機接口原型中的傳感器硬件、算法處理器與固件區(qū)都插到現(xiàn)有架構中,并有物理域和算法域中定義良好的信號路徑
心臟
體積小、無線、無接觸,這些詞匯都不可能與過去的ECG裝置搭上關系?,F(xiàn)在電子技術的新進展促成了更緊湊更便攜的設計,有些帶有無線功能,傳感器甚至不需要與人體有物理或電阻觸點。
集成電路的發(fā)展造就了ECG設計的小型化,如德州儀器公司高集成度的ADS1298R AFE,它還包含了全集成的呼吸阻抗測量功能。圖5給出了一個集成AFE設備,它就像是ADS12998加上ECG架構的其它重要部分。
圖5,帶有集成模擬前端(AFE)設備心電解決方案
ECG系統(tǒng)功能與進展
ECG機的基本功能包括ECG波形顯示(可以采用LCE屏幕或打印紙介質)、心律指示及采用按鍵的簡單用戶界面。越來越多的ECG產(chǎn)品中需要更多的功能,例如用方便介質做病人記錄的存儲,無線/有線傳輸,以及在有觸摸功能大型LCD屏的2D/3D顯示等。
多級診斷能力也在為醫(yī)生和沒有特殊ECG訓練的人們提供幫助,讓他們理解ECG圖形,以及對某些心臟狀況的提示(下面會討論Monebo算法)。當ECG信號被捕捉和數(shù)字化時,將被送去做顯示和分析,分析工作涉及更進一步的信號處理。
信號采集的挑戰(zhàn)
ECG信號的測量可能極具挑戰(zhàn)性,因為存在著大的DC偏壓,以及各種干擾信號。一個典型電極上的這種電勢可以高達300mV.干擾信號包括來自電源的50Hz/60Hz干擾、由于病人活動而造成的運動干擾、電外科設備的射頻干擾、除顫脈沖、起搏器脈沖,以及其它監(jiān)護設備的干擾。
對于不同的最終設備, 一臺ECG將需要不同的精度和帶寬:- 頻率在0.05Hz~30Hz之間的標準監(jiān)護需求;- 頻率從0.05Hz~1000Hz的診斷型監(jiān)護需求。
采用高輸入阻抗儀表放大器(INA)可以抑制掉一些50Hz/60Hz的共模干擾,它消除了兩個輸入端上共同的交流線噪聲。要進一步抑制線路上的電源噪聲,可將信號反向,再由一個放大器通過右腿回送給病人。只要幾微安甚至更小的電流,就可以顯著提高CMR,并保持在UL544的限制范圍內(nèi)。另外,50Hz/60Hz的數(shù)字陷波濾波器也可以進一步降低這種干擾。
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