低功耗、低成本無(wú)線(xiàn)心電圖監視儀設計技巧

　　除了性能、可靠性、低功耗以及成本等因素，無(wú)線(xiàn)心電圖監視儀設計必須支持專(zhuān)用的遙測頻段，以使監視儀的心電圖數據可以迅速、準確、安全的傳輸至數據采集器進(jìn)行評估。如何設計一個(gè)低功耗、低成本的無(wú)線(xiàn)心電圖監視儀？本文將給你相關(guān)指導。

　　傳統心電監護儀通常需要隨身攜帶記錄監視儀，放在靠近病人頸部或腕部的口袋里，而無(wú)線(xiàn)心電圖監視儀的噪聲和干擾大大降低，尺寸減小到甚至可以安裝在電極背面，能夠提供比傳統方案更精確的信號。這種電路價(jià)格便宜，且能夠提供診斷質(zhì)量的1導聯(lián)心電圖跡線(xiàn)，驅動(dòng)腿免除了對60Hz陷波濾波器的需求。所有的電路都能穿戴在衣服內，因此患者舒適度和隱私度大幅提高。病人的監測數據經(jīng)過(guò)加密，每隔幾分鐘就自動(dòng)上載至醫院、護理機構或養護機構中的現場(chǎng)采集分析系統。病人可以在預定的時(shí)間(每天或每周)到醫生辦公室或診所上載信息，而無(wú)需移除監視儀或重新放置電極。無(wú)線(xiàn)心電圖監視儀還可以安裝存儲卡，通過(guò)手機或局域網(wǎng)進(jìn)行數據傳輸。除了性能、可靠性、低功耗以及成本等因素，無(wú)線(xiàn)心電圖監視儀設計必須支持專(zhuān)用的遙測頻段，以使監視儀的心電圖數據可以迅速、準確、安全的傳輸至數據采集器進(jìn)行評估。

 


解決方案

　　在北美地區，無(wú)線(xiàn)醫療遙測服務(wù)(WMTS)頻段以及其它免授權的工業(yè)、科學(xué)和醫用(ISM)頻段提供專(zhuān)用的頻譜，以確保數據傳輸的無(wú)干擾、可靠連接。ADI公司的ADF7021高性能、窄帶ISM收發(fā)器IC支持WMTS頻段以及433MHz、868MHz與915MHz的ISM頻段。ADF7021具有同類(lèi)最佳的接收機靈敏度，在1kbps時(shí)為-123dBm，內置T/R開(kāi)關(guān)、VCO tank、RF/IF濾波器、全自動(dòng)化的自動(dòng)頻率控制(AFC)與自動(dòng)增益控制(AGC)電路。為了延長(cháng)電池壽命，ADF7021可以設置在功耗極低的休眠模式，使電流消耗下降至不足0.1μA。

　　ADF7021與低功耗微控制器一起使用時(shí)，平均待機電流不足2μA。WMTS優(yōu)化的無(wú)線(xiàn)電電臺參考設計(EVAL-ADF7021DBZ6)包括原理圖與布局，可供用戶(hù)作為無(wú)線(xiàn)心電圖監視儀設計的參考。

　　AD623是一款集成單電源儀表放大器，提供軌對軌輸出擺幅和低功耗(3V電壓功耗為1.5mW)。其中心節點(diǎn)用于訪(fǎng)問(wèn)殘留共模信號。AD8500低功耗、高精密CMOS運算放大器的最大電源電流是1μA，最大偏置電壓1mV，典型輸入偏移電流1pA，提供軌對軌輸入和輸出，采用1.8V～5.5V單電源或±0.9V～±2.75V雙電源供電。AD8641低功耗、軌對軌輸出結型場(chǎng)效應晶體管(JFET)放大器具有高輸入阻抗、高精密性能以及低成本，輸入阻抗大于681kΩ。AD7466是一款12-bit ADC，采用小型封裝，且功耗極低，3.6V/50 kSPS時(shí)，功耗為480μW。它采用6引腳SOT-23封裝。對于要求更寬動(dòng)態(tài)范圍和更高信噪比的設計來(lái)說(shuō)，AD7685 PulSAR ADC可以提供16-bit分辨率，在2.5V/100 kSPS時(shí)，功耗為1.35mW，它采用3mm × 3mm QFN(LFCSP)封裝。這些方案(參見(jiàn)下圖)需要低功耗的微控制器。另一種實(shí)現此信號鏈的方案是采用ADuC7022取代ADC和MCU。ADuC7022內置16-bit/32-bit MCU，它在單芯片上集成了一個(gè)性能高達1MSPS的ADC。ADC提供必要的動(dòng)態(tài)范圍，以滿(mǎn)足醫用標準，檢測微弱的心電圖波形變化。ARM7架構包括32-bit寄存器，使它能夠對心電圖信號進(jìn)行實(shí)時(shí)FIR濾波。