設(shè)計(jì)小巧、高效和高性能的多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀

連續(xù)測(cè)量如心率、呼吸頻率和血氧飽和度(SpO2)等患者生命指征對(duì)于提供有效護(hù)理來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，而同時(shí)測(cè)量這些體征的能力也使得多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀變得日益重要。

電子患者監(jiān)護(hù)儀使用連到患者身上的非侵入式傳感器來(lái)采集和顯示生理數(shù)據(jù)。對(duì)于多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀而言，其中一個(gè)主要挑戰(zhàn)就是在實(shí)現(xiàn)小尺寸和低功耗的同時(shí)保持高性能。

如今，躺在醫(yī)院病床上的患者通過(guò)很多電線(xiàn)連接到笨重且昂貴的多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀上，而且監(jiān)護(hù)儀無(wú)法移動(dòng)，這限制了多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀在移動(dòng)護(hù)理和家庭護(hù)理環(huán)境中的廣泛使用。因而催生了市場(chǎng)對(duì)以無(wú)線(xiàn)方式連接到患者并通過(guò)無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)方式將數(shù)據(jù)傳輸至手機(jī)、平板電腦或計(jì)算機(jī)上的小巧型多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀的需求。

德州儀器（TI）的“多參數(shù)患者生命體征監(jiān)護(hù)儀前端參考設(shè)計(jì)”具有小巧、低成本、低功率的特點(diǎn)，整合了采集生命體征數(shù)據(jù)的必要前端組件。

此設(shè)計(jì)可通過(guò)AFE4403和ADS1292R生物感應(yīng)前端集成電路來(lái)獲取如心電圖(ECG)、SpO2、心率和呼吸頻率等參數(shù)。此設(shè)計(jì)可與軟件可配置的心臟起搏器檢測(cè)模塊參考設(shè)計(jì)相結(jié)合以支持起步脈沖檢測(cè)，并可連接3個(gè)0.1攝氏度的精確溫度傳感器(TMP117)來(lái)測(cè)量皮膚溫度。為測(cè)量ECG，此設(shè)計(jì)采用了標(biāo)準(zhǔn)的濕式ECG電極，還可使用傳輸型指套式傳感器來(lái)測(cè)量SpO2。采集的原始數(shù)據(jù)由板載MSP432P401微控制器通過(guò)隔離式通用異步收發(fā)器(UART)接口以460.8 Kbps的速度傳輸至后端/處理器或PC。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的USB端口或USB充電的鋰離子電池可為此設(shè)計(jì)提供動(dòng)力。

圖 1顯示了參考設(shè)計(jì)框圖。

圖 1：生命體征患者監(jiān)護(hù)儀參考設(shè)計(jì)的多參數(shù)前端子系統(tǒng)

圖形用戶(hù)界面(GUI)以5秒的移動(dòng)間隔顯示采集到的波形，同時(shí)通過(guò)基本過(guò)濾來(lái)清除噪音，如由電源和照明造成的共模干擾等。圖2顯示的是PC上的ECG測(cè)量結(jié)果、呼吸和SpO2，以及每分鐘的心率和呼吸次數(shù)（每分鐘呼吸次數(shù)）、SpO2百分比與溫度值。

圖2：顯示ECG、PPG、呼吸、心率和皮膚溫度的圖形用戶(hù)界面

圖3顯示了計(jì)算機(jī)上測(cè)量的ECG、光電容積脈搏波(PPG)、心臟起搏器、心率和溫度傳感器的數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)到起步脈沖時(shí)，心臟起搏器將顯示起步脈沖的存在，如圖 3頂端線(xiàn)條所示。

圖 3：顯示ECG、PPG、心臟起搏器、心率和皮膚溫度的圖形用戶(hù)界面

結(jié)論

此參考設(shè)計(jì)便于您評(píng)估協(xié)同工作的設(shè)備。它配有設(shè)計(jì)指南、原理圖、布局和物料單，可幫助您快速評(píng)估并加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。此參考設(shè)計(jì)還有利于實(shí)時(shí)采集生命體征參數(shù)。