《電子技術(shù)應(yīng)用》
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利用ECG AFE簡(jiǎn)化病人監(jiān)護(hù)儀設(shè)計(jì)

2012-02-16
作者:ADI公司

    在較高水平的系統(tǒng)以及病人監(jiān)控設(shè)備的元件系統(tǒng)中不難發(fā)現(xiàn),許多數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都存在典型的信號(hào)鏈,包括信號(hào)采集,、信號(hào)調(diào)理與處理以及工作通信。如果再深入探究,,就會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多的設(shè)計(jì)問(wèn)題需要理解,,比如有關(guān)信號(hào)完整性和共模抑制對(duì)信號(hào)的影響等問(wèn)題等等。保證使用電氣連接設(shè)備的病人的安全同樣至關(guān)重要,,但這會(huì)增加設(shè)計(jì)的復(fù)雜度,。病人有時(shí)可能需要進(jìn)行除顫,在這時(shí)候,,我們必須防止系統(tǒng)自身受到此類活動(dòng)的影響,。不僅如此,還有其他的許多行業(yè)規(guī)范以及實(shí)踐中的實(shí)際問(wèn)題也會(huì)影響系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì),。

    圖1是12導(dǎo)聯(lián)ECG心電圖)監(jiān)控器件的典型信號(hào)鏈,,架構(gòu)非常復(fù)雜,存在各種細(xì)微差別和復(fù)雜性,。

圖1 12導(dǎo)聯(lián)ECG監(jiān)控器件的典型信號(hào)鏈

ECG監(jiān)控

    ECG的測(cè)量,,即心臟的電活動(dòng)。測(cè)量ECG信號(hào)的設(shè)備包括便攜式動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀,、臨床心電圖儀以及高通道心臟標(biāo)測(cè)系統(tǒng),,這些設(shè)備在不斷開發(fā)中。這些測(cè)量系統(tǒng)使用的環(huán)境十分廣泛,,圖2中所示的是其中的一些典型場(chǎng)合,。例如醫(yī)院的使用環(huán)境包括手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室,、電生理實(shí)驗(yàn)室等,,每種環(huán)境都有需要解決的設(shè)計(jì)難題。這些環(huán)境所面臨的設(shè)計(jì)難題的復(fù)雜性和測(cè)量目標(biāo)都十分廣泛,,而且范圍仍在不斷擴(kuò)大,。隨著醫(yī)療保健行業(yè)朝著遠(yuǎn)程病人監(jiān)控方向發(fā)展,開發(fā)人員面臨著一系列新的挑戰(zhàn),,需要隨時(shí)提出新的應(yīng)對(duì)措施,。

ECG信號(hào)

    ECG信號(hào)是心臟在一段時(shí)間內(nèi)電性活動(dòng)的經(jīng)胸反映,,通過(guò)皮膚電極采集并于外部進(jìn)行記錄,。它是由心電圖設(shè)備產(chǎn)生的無(wú)創(chuàng)記錄。ECG信號(hào)的幅度通常為0.25mV~5mV,,由各種波所組成,,如正常竇性心律圖。正常竇性心律的偏差說(shuō)明可能存在異常,,醫(yī)生可以借此評(píng)估病人的健康狀況并作出相應(yīng)處理,。

    ECG信號(hào)的采樣圖由P波、QRS波群和T波組成,,代表一個(gè)心動(dòng)周期中的心臟電性活動(dòng),。一個(gè)心跳周期 P波:心房收縮,;QRS波群:心室興奮;T波:心室激動(dòng)后的復(fù)原活動(dòng),。如今,,通過(guò)研究心臟不同層面的電氣特性,心臟病專家能夠確定很多與心臟功能相關(guān)的異?,F(xiàn)象,。如圖3所示。

ECG測(cè)量

    在ECG測(cè)量中,,電極即電勢(shì)傳感器,,放置在胸部和/或四肢各個(gè)部位。導(dǎo)聯(lián)來(lái)自ECG電極的各種數(shù)學(xué)組合,。雖然出于歷史的原因,,有些人認(rèn)為這已經(jīng)過(guò)時(shí),但在臨床環(huán)境中,,12導(dǎo)聯(lián)ECG依然是最常見(jiàn)的設(shè)置,。12導(dǎo)聯(lián)ECG包括三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)肢體導(dǎo)聯(lián),即右臂,、左臂和左腿,,稱為Einthoven導(dǎo)聯(lián)。還有三個(gè)加壓肢體導(dǎo)聯(lián)VR,、VL與VF,,也就是通常所說(shuō)的Goldberg加壓導(dǎo)聯(lián),以及6個(gè)心前區(qū)導(dǎo)聯(lián),,即V1~V6,。心前區(qū)導(dǎo)聯(lián)也稱V導(dǎo)聯(lián),大多數(shù)心臟病專家認(rèn)為其屬于獨(dú)立矢量,,這也是威爾遜中心電端和目標(biāo)V電極的差異所在,。威爾遜中心電端本身由右臂、左臂和左腿導(dǎo)聯(lián)組成,,可進(jìn)行3分頻,。我們可以發(fā)現(xiàn),要想形成12導(dǎo)聯(lián)ECG,,只需連接9個(gè)電極即可,。通常還會(huì)采用第10個(gè)電極來(lái)提供“右腿驅(qū)動(dòng)”,隨著映射的心臟層面增加,,測(cè)量心臟生物電信號(hào)也變得更加復(fù)雜,。

如圖4所示,Einthoven導(dǎo)聯(lián)和V導(dǎo)聯(lián)一樣可視為獨(dú)立矢量,信號(hào)來(lái)自導(dǎo)聯(lián)1,、2,、3,從兩臂間或一條手臂與左腿之間測(cè)量得出,。加壓導(dǎo)聯(lián)aVL,、aVR和aVF與導(dǎo)聯(lián)1、2,、3源自同樣的三個(gè)電極,。以aVL為例,正極為左臂,,負(fù)極為右腿和右臂的組合,。因此,上述導(dǎo)聯(lián)不屬于獨(dú)立導(dǎo)聯(lián),。在胸導(dǎo)聯(lián)連接V1~V6,,6個(gè)正電極放置于胸部,之前提到的作為測(cè)量參考的威爾遜中心電端則相當(dāng)于負(fù)電極,。

圖2 醫(yī)療保健系統(tǒng)中需要ECG監(jiān)控的環(huán)境

圖3 ECG信號(hào)

圖4 經(jīng)過(guò)心臟的aVx導(dǎo)聯(lián)測(cè)量

    電極就位以后,,就可以開始測(cè)量心臟的電性活動(dòng)。圖5顯示的是典型的12導(dǎo)聯(lián)ECG打印結(jié)果,。橫軸方向每個(gè)大正方形為200ms,,每個(gè)小正方形為40ms??v軸方向當(dāng)增益為1時(shí),,每個(gè)小正方形相當(dāng)于100μV,即0.1mV,。增益為1時(shí),,最左側(cè)的校準(zhǔn)信號(hào)代表1mV CAL信號(hào)的10mm垂直偏轉(zhuǎn)。1mV的CAL信號(hào)通常寬160ms,。每個(gè)導(dǎo)聯(lián)均體現(xiàn)在ECG帶上,,用以識(shí)別心臟特征的異常情況。


圖5 ECG波形/心律

    了解了ECG測(cè)量的端點(diǎn),、電極的連接和導(dǎo)聯(lián)的形成,,以及最終ECG打印結(jié)果后,兩個(gè)端點(diǎn)之間存在一系列模擬和數(shù)字信號(hào)處理過(guò)程,,由于可用于采集和處理生物電信號(hào)的方法眾多,,情況變得更加復(fù)雜,。測(cè)量生物電信號(hào)的方法在某種程度上決定了信號(hào)鏈的架構(gòu),。采用直流耦合還是交流耦合??jī)烧叨己艹S?,也各有利弊,。例如,,在交流耦合系統(tǒng)中,顧名思義,,信號(hào)的直流分量在前端級(jí)之后即經(jīng)高通分揀去除,。信號(hào)隨后遇到高增益,再由ADC進(jìn)行處理,,該系統(tǒng)中12 ADC很常見(jiàn),。在直流耦合系統(tǒng)中,目標(biāo)信號(hào)會(huì)受到直流失調(diào)電壓的影響,,通常約為300mV,。因此,在經(jīng)高階ADC數(shù)字化處理前,,前端只能采用低增益,。由于整體信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較寬,分辨率必須很高,。一般而言,,直流耦合系統(tǒng)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),因?yàn)樵撓到y(tǒng)的復(fù)雜性較低,,而且可采用后端信號(hào)處理,,整體系統(tǒng)的靈活性大大增強(qiáng)。

共模抑制

    共模抑制在整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)中同樣舉足輕重,。ECG可以測(cè)量心臟電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓,。電壓值依不同病人而決定,變化范圍十分廣泛,。例如,,在母親子宮內(nèi)的胎兒產(chǎn)生的ECG約為10μV以下,而成人則可能為5mV,。測(cè)量完成后,,ECG子系統(tǒng)還會(huì)受到無(wú)用環(huán)境電信號(hào)的影響,例如交流主電源,、安全系統(tǒng)噪聲,,以及射頻干擾(RFI)。這些電氣干擾出現(xiàn)在測(cè)量系統(tǒng)的輸入端,,屬于共模噪聲,,當(dāng)存在與系統(tǒng)共模抑制比相關(guān)的小差分信號(hào)時(shí),能夠抑制大共模信號(hào),。醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)需要的共模抑制約為100db,。而實(shí)際臨床用途則要求達(dá)到120db。

    ECG信號(hào)還會(huì)受到多種共模源的破壞,包括電源線干擾,、電極與皮膚間的接觸噪聲,、以及其他電氣設(shè)備的電磁干擾。ECG設(shè)計(jì)必須能在暴露于此類瞬時(shí)輸入時(shí)依然維持其共模及差分輸入性能,。大多數(shù)ECG系統(tǒng)如今都銷往全球,,設(shè)計(jì)人員必須考慮最壞情況下的交流主電源輸入范圍。例如,,澳大利亞西部的交流主電源電壓可高達(dá)264 VAC rms,,而尖峰電壓達(dá)6 kV。這種環(huán)境下的共模抑制大約是美國(guó)的兩倍,,美國(guó)的主電源電壓為120 VAC rms,。這一情況以及可能發(fā)生的電極失調(diào)和極化對(duì)差分和共模輸入動(dòng)態(tài)范圍要求較高。ECG電壓的峰峰值通常為500μV~3mV,,因此目標(biāo)信號(hào)數(shù)字化之前的模擬前端輸入能力的動(dòng)態(tài)范圍至關(guān)重要,。如今的ECG前端采用銀或氯化銀電極,動(dòng)態(tài)輸入范圍約為±1V,,除顫器電極板上的電壓可達(dá)±1.5V以上,。因此,為了降低共模噪聲的影響,,鑒于前端級(jí)已具備出色的固有共模抑制特性,,通常推薦共模抑制在100 db以上。

     如今的設(shè)計(jì)技術(shù)十分豐富,。系統(tǒng)若能降低共模噪聲,,提高有效共模抑制比,例如優(yōu)化昂貴的高品質(zhì)ECG電極的使用,,就能限制基線漂移之類無(wú)用噪聲的進(jìn)入,。大多數(shù)ECG電纜都嵌有保護(hù)電阻以進(jìn)行除顫器保護(hù)。這種影響以及電纜電容差異和前端EMI濾波會(huì)引起共模信號(hào)不平衡,,從而導(dǎo)致相位從共模向差模偏移,,甚至發(fā)生轉(zhuǎn)換。因此,,平衡的輸入設(shè)計(jì)至關(guān)重要,。“右腿驅(qū)動(dòng)”技術(shù)可以減少多導(dǎo)聯(lián)配置的共模抑制。即使是雙導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng),,也可通過(guò)采用“右腿驅(qū)動(dòng)”,,將電流驅(qū)動(dòng)至與輸入共模信號(hào)存在180°相位差,從而降低放大器測(cè)得的對(duì)地共模電壓,。電流抑制必須考慮到電極阻抗不匹配,,調(diào)整相對(duì)電流相位,,從而將有效共模信號(hào)降至最低。輸入射頻干擾可通過(guò)多種方法消除,,包括差分和共模濾波,、環(huán)境遮蔽,,以及后端算法,。總之,,共模抑制在差分放大器的輸入端必須達(dá)到零失調(diào),,因?yàn)椴罘州斎腚妷嚎蛇_(dá)±1V。系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮的問(wèn)題還有很多,,病人安全,、噪聲消減、EMS和ESD等等,。

病人監(jiān)控系統(tǒng)

    病人監(jiān)控系統(tǒng)有兩種重要測(cè)量方法,。第一種方法是呼吸測(cè)量。在醫(yī)院環(huán)境中,,通過(guò)脈搏,、血壓、體溫,、呼吸和意識(shí)水平的生理觀察,,醫(yī)生和護(hù)士可以及時(shí)獲得與病人健康或其他狀況相關(guān)的信息。在這些參數(shù)中,,呼吸速率是一項(xiàng)重要的生命體征,,體現(xiàn)了病人的不適或呼吸問(wèn)題。正常呼吸速率由年齡,、健康和壓力水平?jīng)Q定,。新生兒的呼吸速率每分鐘約30次~60次,成人的正常呼吸速率約為每分鐘12次~20次,,可能因壓力,、疾病或活動(dòng)增加而增多。病人監(jiān)控儀采用共模阻抗充氣造影術(shù)來(lái)確定病人的呼吸速率,,使用的電極與ECG導(dǎo)聯(lián)記錄一樣,。測(cè)量呼吸速率的關(guān)鍵是測(cè)量胸腔的電阻抗,它會(huì)隨著每次吸氣和呼氣而變化,。該電路可向病人施加高頻差分電流,,通過(guò)一對(duì)電極和阻抗變化實(shí)現(xiàn),阻抗變化由呼吸引起,,從而產(chǎn)生相應(yīng)的電壓變化,,可用同一對(duì)或另一對(duì)電極測(cè)得,。

病人監(jiān)控儀的第二種重要測(cè)量方法是起搏器脈沖檢測(cè)。對(duì)安裝起搏器的病人而言,,相對(duì)ECG信號(hào),,了解并采集起搏器產(chǎn)生的脈沖及其形態(tài)更為重要。在許多臨床應(yīng)用環(huán)境中,,了解起搏器的工作原理至關(guān)重要,。比方說(shuō),如果你想同步反映心臟狀態(tài),,就必須了解起搏器如何作用于心房和心室,,以保證起搏器不會(huì)被檢測(cè)成正常傳導(dǎo)的QRS波群,具體而言,,在沒(méi)有起搏器脈沖產(chǎn)生心臟收縮的情況下,,如果起搏器沒(méi)有采集心臟組織信號(hào),就必須在植入起搏器時(shí)設(shè)置合適的閾值電平,。精確檢測(cè)起搏器的脈沖也很重要,,這樣才能防止將其與隨機(jī)噪聲尖峰相混淆。

解決方案

   ECG監(jiān)控或測(cè)量適用的應(yīng)用場(chǎng)合與環(huán)境十分廣泛,,ADI采用了新的模擬前端ECG子系統(tǒng)ADAS1000以應(yīng)對(duì)各種環(huán)境的需求,。首先,ADAS1000可滿足診斷測(cè)量系統(tǒng)的需求,,支持臨床環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),。有些診斷系統(tǒng)需要較高的電連接,ADAS-1K就能憑借其可擴(kuò)展架構(gòu)給予支持,。其次,,ADAS1000開發(fā)時(shí)還考慮到了便攜性和低功耗的發(fā)展趨勢(shì)。由于ADAS1000的元件數(shù)量減少,,功耗降低,,開發(fā)人員可同時(shí)采用各種優(yōu)化設(shè)計(jì),有助于重新定義便攜式系統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì),。最后,,ECG子系統(tǒng)的多種重要功能集成到一塊芯片上,不僅降低了器件本身的成本,,也降低了整體系統(tǒng)成本,。ADAS1000還可大大減少高元件數(shù)量的系統(tǒng)固有的無(wú)形成本,例如庫(kù)存控制和可靠性問(wèn)題,。

   圖6為ADAS1000功能框圖,,大致上標(biāo)出了ADAS1000的重要元件。這是一個(gè)高度集成的模擬前端子系統(tǒng),,能夠?qū)CG前端的元件數(shù)量從50個(gè)有源器件減少到只有1個(gè),。ADAS1000集成了重要元件,,有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),加速產(chǎn)品上市,,這些元件如下:5個(gè)從輸入到后端數(shù)字濾波器的獨(dú)立ECG信號(hào)采集路徑,,1個(gè)“右腿驅(qū)動(dòng)”電極,呼吸測(cè)量電路,,1個(gè)片內(nèi)脈搏檢測(cè)算法,、保護(hù)交流與直流的引腳,以及校準(zhǔn)電路,。


圖6 ADAS1000功能框圖

    ADAS1000考慮到了ECG測(cè)量系統(tǒng)兩方面的重要問(wèn)題,。一方面是主要生命體征的采集:ECG,、可用于確定呼吸速率的胸阻抗以及脈搏檢測(cè),。另一方面是保證測(cè)量精確可靠所需的其他功能。“右腿驅(qū)動(dòng)”可用于改善共模抑制,,從而獲得更多的ECG信息,。可選參考導(dǎo)聯(lián):共??山璐双@得相關(guān)導(dǎo)聯(lián)信息,。快速過(guò)載恢復(fù):心臟病專家希望除顫時(shí)能在一秒內(nèi)完成快速過(guò)載恢復(fù),,ADAS1000即能滿足這一要求,。導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè):幫助臨床醫(yī)護(hù)人員了解電極何時(shí)從病人身上脫落。以及校準(zhǔn)功能:正如之前提到的一樣,,醫(yī)生可借此為主要信號(hào)的幅度提供參考,。

    ADAS1000是一種直流耦合系統(tǒng),它采用了性能高達(dá)20位的ADC,,以及后端片內(nèi)數(shù)字過(guò)濾器,,支持靈活濾波與吞吐量選項(xiàng)。ADAS1000固有共模抑制通常為110 dB,,考慮到了我們之前所提到的問(wèn)題,。呼吸測(cè)量可在2個(gè)或4個(gè)導(dǎo)聯(lián)上完成,從而提供不同層次的解決方案,。除了片內(nèi)起搏器脈沖檢測(cè)算法之外,,如果設(shè)計(jì)人員使用自己的算法,還可選用快速數(shù)據(jù)通道,。

    ADAS1000測(cè)量胸阻抗時(shí)采用的方法如圖7所示,,典型的呼吸測(cè)量電路由驅(qū)動(dòng)電路和測(cè)量電路組成。ADAS1000的驅(qū)動(dòng)部分基于DAC設(shè)計(jì),,在編程設(shè)置的頻率下將兩個(gè)錯(cuò)相交流耦合電流提供給一對(duì)電極,。電流通過(guò)一系列電阻和電容傳遞至病人,。交流耦合可將病人與直流電隔離開,并可通過(guò)向病人施加共模電壓緩解焦慮,。電流幅度由交流耦合電容值決定,,用戶可通過(guò)增大電容來(lái)增加病人的電流,同時(shí)增加信噪比,。不過(guò),,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生更大的電壓差分。載波電極間的阻抗等于電纜電阻之和,,包括每個(gè)電極的除顫保護(hù)電阻,,通常為1kΩ~10kΩ,電極與皮膚的接觸阻抗,,通常為50Ω~700Ω,,以及身體的大塊組織與電極間的阻抗,約為100Ω~500Ω,。由于上述大阻抗的存在,,目標(biāo)是測(cè)量呼吸過(guò)程中出現(xiàn)的較小的身體阻抗變化。阻抗的峰峰值通常為0.2Ω~5Ω,。


圖7 典型的呼吸測(cè)量電路

     片內(nèi)脈搏與偽像檢測(cè)是與ECG輸入并行的功能,,可在高頻狀態(tài)下分接ADC,檢測(cè)采用數(shù)字狀態(tài)機(jī)完成,。數(shù)字脈搏算法存在三種情況,,在三個(gè)矢量或?qū)?lián)上運(yùn)行,或者四個(gè)矢量或?qū)?lián)上運(yùn)行,,以檢測(cè)脈搏和偽像,。采樣速率與實(shí)際算法屬ADi專利技術(shù)。不過(guò),,脈搏與偽像功能有明確規(guī)定,,能夠檢測(cè)并測(cè)量寬度在100μs~2ms,幅度在400μV~250mV的脈搏偽像,,脈搏與偽像過(guò)濾器可過(guò)濾每分鐘的換氣脈沖,。用戶若想采用自己的脈搏檢測(cè)方案,可使用第二個(gè)串行接口,。

     ADAS1000十分靈活,,適用于各種應(yīng)用場(chǎng)合的便攜式監(jiān)控儀或高端診斷設(shè)備。通過(guò)可調(diào)功耗選項(xiàng),,開發(fā)人員可以調(diào)整設(shè)計(jì)以適應(yīng)其終端系統(tǒng)的需求,。對(duì)于那些需要5個(gè)以上患者電極(不包括“右腿驅(qū)動(dòng)”)的應(yīng)用而言,開發(fā)人員很容易將多個(gè)器件進(jìn)行級(jí)聯(lián),。我們可以將多個(gè)ADAS1000器件進(jìn)行無(wú)縫組合,,將電極數(shù)量調(diào)整到5個(gè)或更多,,電極數(shù)量?jī)H受后端處理器處理能力的限制。因此,,對(duì)真正的12導(dǎo)聯(lián)ECG系統(tǒng)而言,,可以對(duì)兩個(gè)ADAS1000芯片進(jìn)行級(jí)聯(lián),以提供所需數(shù)量的患者電極,。對(duì)心臟標(biāo)測(cè)系統(tǒng)之類需要大量ECG采集路徑的應(yīng)用來(lái)說(shuō),,可以級(jí)聯(lián)多個(gè)ADAS1000以獲得所需的電極數(shù)量。器件組合是ADAS1000的固有功能,,因此當(dāng)通道數(shù)量增加時(shí),,需要的外部元件很少。

問(wèn)答選編

問(wèn):請(qǐng)問(wèn)病人監(jiān)護(hù)儀能監(jiān)視哪些參數(shù),?

答:基本參數(shù)包括ECG(心電圖,、心率、ST段,、心律失常分析),,SpO2(血氧飽和度,、脈率),,Nibp(無(wú)創(chuàng)血壓),體溫,,呼吸,;其他包括麻醉氣體分析,呼吸二氧化碳等,。

問(wèn):請(qǐng)問(wèn)ADAS1000集成了哪些功能,?相比交流耦合方式,直流耦合能降低成本嗎,?

答:ADAS1000集成了ECG信號(hào),、胸廓阻抗、起搏測(cè)量,、導(dǎo)聯(lián)連接/脫落狀態(tài)檢測(cè)等功能,,而且用戶可方便靈活選擇導(dǎo)聯(lián)/向量或電極數(shù)據(jù)輸出格式,同時(shí)數(shù)據(jù)速率可軟件控制,。低功耗和小尺寸特性使得此芯片非常適合便攜式和電池供電系統(tǒng)應(yīng)用,,其高性能也使得此芯片適合高端診斷級(jí)的ECG設(shè)備使用。ADAS1000是集成度較高的ECG模擬前端,,可將前端元件數(shù)從多達(dá)50個(gè)有源器件減少至僅一個(gè)(5導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)),,簡(jiǎn)化ECG系統(tǒng)設(shè)計(jì),縮短上市時(shí),。相比交流耦合方式,,直流耦合不需要模擬的濾波器,,從這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō)是可以降低成本的。

問(wèn):請(qǐng)問(wèn)如何將檢測(cè)到的信號(hào)與身體狀態(tài)關(guān)聯(lián)起來(lái),?

答:專業(yè)醫(yī)生可以判斷,,有些軟件也可以自動(dòng)判斷。

問(wèn):請(qǐng)問(wèn)如何解決工頻干擾問(wèn)題,?有哪些方法,?

答:解決工頻干擾較為有效的辦法是使用高CMRR的儀表放大器,提供“右腿驅(qū)動(dòng)”反饋電路,。另外可以使用軟件的方法設(shè)計(jì)50Hz/60Hz濾波器來(lái)解決,。

問(wèn):采用哪些方法解決共模抑制問(wèn)題?

答:主要是設(shè)計(jì)架構(gòu),,比如“右腿驅(qū)動(dòng)”,、屏蔽驅(qū)動(dòng)、布線布局,、電路設(shè)計(jì)等,。

問(wèn):ADAS1000的滿功耗是多少?是否適合用在移動(dòng)ECG上?

答:22mW,主要應(yīng)用之一就是移動(dòng)ECG,。

問(wèn):ECG的安全可靠問(wèn)題該如何有效解決,?

答:安全性需要通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)保證,主要是電氣隔離,??蓞⒖糀DI的ADuM2xxx、ADuM6xxx系列產(chǎn)品,??煽啃灾饕从吃诋a(chǎn)品一致性和耐壓上,前者可選擇高品質(zhì)高集成器件解決,,后者在ESD方面需要仔細(xì)考慮,,甚至小到一個(gè)限流電阻的選擇都需要注意。

問(wèn):ADAS1000的RLD電極有些什么特性,?

答:ADAS1000具有專門的“右腿驅(qū)動(dòng)”電路,,包括RLD放大器,專用的電極輸出管腳,,反饋管腳,。可以用參考電壓驅(qū)動(dòng),,也可以用多通道平均驅(qū)動(dòng),,詳細(xì)描述可以參見(jiàn)ADAS1000的手冊(cè)。

問(wèn):12電極和5電極ECG測(cè)量,各有什么優(yōu)缺點(diǎn),?哪個(gè)應(yīng)用更為廣泛些,?

答:12電極在傳統(tǒng)心電圖上應(yīng)用廣泛,3/5電極在傳統(tǒng)監(jiān)護(hù)儀/心電Holder上使用比較廣泛,,更適合便攜式應(yīng)用,。相對(duì)來(lái)說(shuō),3/5電極市場(chǎng)更為廣泛,。

問(wèn):ADAS1000用在手提心電圖儀時(shí),,對(duì)ECG的電源管理有什么好的建議?

答:選用板級(jí)電源的話,可以采用多路現(xiàn)行穩(wěn)壓器,。另外,,ADI的ADP2114是一顆紋波和噪聲性能極佳的開關(guān)電源芯片,也可以考慮,。

問(wèn):請(qǐng)問(wèn)在使用該芯片的過(guò)程中,,如何進(jìn)行ESD和除顫的保護(hù)?

答:可以在ADAS1000前面加上ESD和除顫的保護(hù)電路,,如空氣放電管或者TVS,。

問(wèn):為了降低電源對(duì)ECG的干擾,需要采取那些措施?

答:需要采取的措施有:使用線性電源,、增加去耦電容,,增加LC濾波、磁珠,;合理PCB布局,;采用差分走線,使用電池供電等,。

問(wèn):在解決共模抑制問(wèn)題時(shí)提到“右腿驅(qū)動(dòng)”,請(qǐng)問(wèn)什么是“右腿驅(qū)動(dòng)”,?

答:“右腿驅(qū)動(dòng)”用于穩(wěn)定人體信號(hào)的共模電壓在系統(tǒng)電平之內(nèi),,并有助于抑制共模噪聲。

問(wèn):ADAS1000在節(jié)能上,,有什么新的亮點(diǎn),?

答:ADAS1000低功耗和小尺寸。1導(dǎo)聯(lián)通常為11 mW,,3導(dǎo)聯(lián)通常為14 mW,。使能所有導(dǎo)聯(lián)時(shí)通常為19 mW,適合便攜式,、電池供電系統(tǒng)的應(yīng)用,,可也可以采用禁用不同功能以節(jié)省電力,可降低ADC采集速率和數(shù)據(jù)速率以節(jié)省電力。

問(wèn):請(qǐng)問(wèn)開發(fā)板是基于什么平臺(tái),?是否提供軟件代碼作為參考設(shè)計(jì),?ADAS1000的SPI最高速率是多少?

答:開發(fā)板是基于BF527的DSP平臺(tái),,提供驅(qū)動(dòng)部分代碼設(shè)計(jì),,以及NI的軟件開發(fā)工具。ADAS1000 SPI接口最高提供128k-16bit的心電數(shù)據(jù)給用戶,。

問(wèn):請(qǐng)問(wèn)有ADAS1000應(yīng)用的監(jiān)護(hù)醫(yī)療方案提供嗎,?

答:ADI提供NIBP和SpO2的參考板,另外ADI還有Blackfin的主板可以提供,。

問(wèn): ADAS1000支持I2C通訊么,?

答:ADAS1000提供2個(gè)SPI接口,一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)的SPI,,另外一個(gè)是使用MASTER方式的高速SPI端口,。

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