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

參見圖4,傳感器硬件、算法處理器以及固件部分插入到現(xiàn)有架構(gòu)中，在物理域和算法域之間有定義良好的信號路徑。

圖4,雙向腦機(jī)接口原型中的傳感器硬件、算法處理器與固件區(qū)都插到現(xiàn)有架構(gòu)中，并有物理域和算法域中定義良好的信號路徑

心臟

體積小、無線、無接觸,這些詞匯都不可能與過去的ECG裝置搭上關(guān)系?，F(xiàn)在電子技術(shù)的新進(jìn)展促成了更緊湊更便攜的設(shè)計(jì)，有些帶有無線功能，傳感器甚至不需要與人體有物理或電阻觸點(diǎn)。

集成電路的發(fā)展造就了ECG設(shè)計(jì)的小型化，如德州儀器公司高集成度的ADS1298R AFE,它還包含了全集成的呼吸阻抗測量功能。圖5給出了一個(gè)集成AFE設(shè)備，它就像是ADS12998加上ECG架構(gòu)的其它重要部分。

圖5,帶有集成模擬前端（AFE）設(shè)備心電解決方案

ECG系統(tǒng)功能與進(jìn)展

ECG機(jī)的基本功能包括ECG波形顯示（可以采用LCE屏幕或打印紙介質(zhì)）、心律指示及采用按鍵的簡單用戶界面。越來越多的ECG產(chǎn)品中需要更多的功能，例如用方便介質(zhì)做病人記錄的存儲，無線/有線傳輸，以及在有觸摸功能大型LCD屏的2D/3D顯示等。

多級診斷能力也在為醫(yī)生和沒有特殊ECG訓(xùn)練的人們提供幫助，讓他們理解ECG圖形，以及對某些心臟狀況的提示（下面會討論Monebo算法）。當(dāng)ECG信號被捕捉和數(shù)字化時(shí)，將被送去做顯示和分析，分析工作涉及更進(jìn)一步的信號處理。

信號采集的挑戰(zhàn)

ECG信號的測量可能極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)榇嬖谥蟮腄C偏壓，以及各種干擾信號。一個(gè)典型電極上的這種電勢可以高達(dá)300mV.干擾信號包括來自電源的50Hz/60Hz干擾、由于病人活動(dòng)而造成的運(yùn)動(dòng)干擾、電外科設(shè)備的射頻干擾、除顫脈沖、起搏器脈沖，以及其它監(jiān)護(hù)設(shè)備的干擾。

對于不同的最終設(shè)備， 一臺ECG將需要不同的精度和帶寬：- 頻率在0.05Hz~30Hz之間的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)護(hù)需求；- 頻率從0.05Hz~1000Hz的診斷型監(jiān)護(hù)需求。

采用高輸入阻抗儀表放大器（INA）可以抑制掉一些50Hz/60Hz的共模干擾，它消除了兩個(gè)輸入端上共同的交流線噪聲。要進(jìn)一步抑制線路上的電源噪聲，可將信號反向，再由一個(gè)放大器通過右腿回送給病人。只要幾微安甚至更小的電流，就可以顯著提高CMR,并保持在UL544的限制范圍內(nèi)。另外，50Hz/60Hz的數(shù)字陷波濾波器也可以進(jìn)一步降低這種干擾。