生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)領(lǐng)域的醫(yī)療傳感器（二）

作者：時(shí)間：2012-05-11 來源：網(wǎng)絡(luò)

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模擬前端的選項(xiàng)

對于便攜ECG而言，優(yōu)化模擬前端的功耗以及PCB區(qū)非常關(guān)鍵。由于技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在有幾種前端的選擇：

- 采用低分辨率ADC（需要所有的濾波器）；

- 采用高分辨率ADC（需要少量濾波器）；

- 采用Σ-Δ ADC（不需要濾波器，除INA外不需要放大器，無DC偏移）；

- 采用順序或同步采樣方案。

當(dāng)使用低分辨率（ 16位）ADC時(shí)，信號需要顯著地提高增益（通常是100x~200x），才能達(dá)到所需分辨率。當(dāng)使用高分辨率（24位）ADC時(shí)，信號需要4x~5x的適度增益。這樣就可以省掉第二個(gè)增益級，以及用于消除DC偏移的電路。這樣就從整體上減少了面積和成本。另外，Δ-Σ方案還保留了信號的全部頻率分量，從而為數(shù)字后處理帶來了極大的靈活性。

當(dāng)采用順序采樣方案時(shí)，每個(gè)通道都將ECG的導(dǎo)線復(fù)用到一個(gè)ADC上。此時(shí)，相鄰?fù)ǖ乐g有一個(gè)確定的扭曲。當(dāng)采用同步采樣方案時(shí)，每個(gè)通道都有一個(gè)專用ADC,因此通道之間沒有扭曲。

飛思卡爾有大量低成本的開發(fā)板，叫做MED-EKG模塊，這是一種極其萬能的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者可以快速地建立一個(gè)心電系統(tǒng)的原型。當(dāng)用作飛思卡爾Tower系統(tǒng)的一部分時(shí)，設(shè)計(jì)者可獲得一個(gè)全功能的系統(tǒng)，通過一個(gè)定制設(shè)計(jì)的電路板，只要更換套件中的任何單個(gè)模塊，就可以方便地修改、更換或升級成一個(gè)定制的設(shè)計(jì)。

另外，采用Monebo Kinetic ECG算法也使設(shè)計(jì)者能夠?yàn)橛脩籼峁CG波形的信號處理與解析，從而幫助保健專家獲取心臟的參數(shù)。它提供高度精確的QRS（在一個(gè)典型心電圖上能看到的一組三個(gè)相連波-通常為心電圖軌跡中最重要、目視最明顯的部分）檢測，并能對多達(dá)16線的ECG捕捉數(shù)據(jù)做特征提取、心拍分類、間隔測量及節(jié)律分析等。

無觸點(diǎn)ECG不再是科學(xué)幻想。Plessey半導(dǎo)體公司與英國蘇塞克斯大學(xué)開發(fā)了電勢集成電路（EPIC）傳感器，這是一種電勢檢測（EPS）技術(shù)，這種傳感器的陣列只要裝在病人的胸口，就可以獲得相當(dāng)于12線ECG的讀數(shù)，而沒有一堆導(dǎo)線、導(dǎo)電膠和容易脫落的電極。

肺

醫(yī)用呼吸機(jī)（也叫輔助呼吸機(jī)，或機(jī)械式呼吸機(jī)（MV））能將空氣推入病人的肺內(nèi)。呼吸機(jī)可以在重癥監(jiān)護(hù)治療中用作人工呼吸，或家庭中治療呼吸暫停疾病?，F(xiàn)代設(shè)備采用了智能電路，能夠混合氣體，或根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)確定一個(gè)固定或受控的風(fēng)扇速度。意法半導(dǎo)體公司的解決方案包括所需要的全部半導(dǎo)體器件，以及通過批準(zhǔn)的軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)安靜且可靠的運(yùn)行。

自從機(jī)械式呼吸機(jī)發(fā)明并在醫(yī)院和保健機(jī)構(gòu)中使用以來，它已經(jīng)拯救了很多人的生命。但重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU）中用MV存活時(shí)間超過一周的病人會增加患醫(yī)療并發(fā)癥如呼吸機(jī)相關(guān)肺炎（VAP）及院內(nèi)感染的風(fēng)險(xiǎn)，在ICU中的死亡率高6倍。見圖6.

圖6,典型的輔助呼吸機(jī)框圖