除了性能、可靠性、低功耗以及成本等因素,無(wú)線心電圖監(jiān)視儀設(shè)計(jì)必須支持專(zhuān)用的遙測(cè)頻段,以使監(jiān)視儀的心電圖數(shù)據(jù)可以迅速、準(zhǔn)確、安全的傳輸至數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行評(píng)估。如何設(shè)計(jì)一個(gè)低功耗、低成本的無(wú)線心電圖監(jiān)視儀?本文將給你相關(guān)指導(dǎo)。
傳統(tǒng)心電監(jiān)護(hù)儀通常需要隨身攜帶記錄監(jiān)視儀,放在靠近病人頸部或腕部的口袋里,而無(wú)線心電圖監(jiān)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(tǒng)方案更精確的信號(hào)。這種電路價(jià)格便宜,且能夠提供診斷質(zhì)量的1導(dǎo)聯(lián)心電圖跡線,驅(qū)動(dòng)腿免除了對(duì)60Hz陷波濾波器的需求。所有的電路都能穿戴在衣服內(nèi),因此患者舒適度和隱私度大幅提高。病人的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)加密,每隔幾分鐘就自動(dòng)上載至醫(yī)院、護(hù)理機(jī)構(gòu)或養(yǎng)護(hù)機(jī)構(gòu)中的現(xiàn)場(chǎng)采集分析系統(tǒng)。病人可以在預(yù)定的時(shí)間(每天或每周)到醫(yī)生辦公室或診所上載信息,而無(wú)需移除監(jiān)視儀或重新放置電極。無(wú)線心電圖監(jiān)視儀還可以安裝存儲(chǔ)卡,通過(guò)手機(jī)或局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。除了性能、可靠性、低功耗以及成本等因素,無(wú)線心電圖監(jiān)視儀設(shè)計(jì)必須支持專(zhuān)用的遙測(cè)頻段,以使監(jiān)視儀的心電圖數(shù)據(jù)可以迅速、準(zhǔn)確、安全的傳輸至數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行評(píng)估。
解決方案
在北美地區(qū),無(wú)線醫(yī)療遙測(cè)服務(wù)(WMTS)頻段以及其它免授權(quán)的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)用(ISM)頻段提供專(zhuān)用的頻譜,以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(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(jī)靈敏度,在1kbps時(shí)為-123dBm,內(nèi)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(zhǎng)電池壽命,ADF7021可以設(shè)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(jī)電流不足2μA。WMTS優(yōu)化的無(wú)線電電臺(tái)參考設(shè)計(jì)(EVAL-ADF7021DBZ6)包括原理圖與布局,可供用戶(hù)作為無(wú)線心電圖監(jiān)視儀設(shè)計(jì)的參考。
AD623是一款集成單電源儀表放大器,提供軌對(duì)軌輸出擺幅和低功耗(3V電壓功耗為1.5mW)。其中心節(jié)點(diǎn)用于訪問(wèn)殘留共模信號(hào)。AD8500低功耗、高精密CMOS運(yùn)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(duì)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(duì)軌輸出結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)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(duì)于要求更寬動(dòng)態(tài)范圍和更高信噪比的設(shè)計(jì)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(xiàn)此信號(hào)鏈的方案是采用ADuC7022取代ADC和MCU。ADuC7022內(nèi)置16-bit/32-bit MCU,它在單芯片上集成了一個(gè)性能高達(dá)1MSPS的ADC。ADC提供必要的動(dòng)態(tài)范圍,以滿(mǎn)足醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn),檢測(cè)微弱的心電圖波形變化。ARM7架構(gòu)包括32-bit寄存器,使它能夠?qū)π碾妶D信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)FIR濾波。