低功耗、低成本无线心电图监视仪设计技巧

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传统心电监护仪通常需要随身携带记录监视仪，放在靠近病人颈部或腕部的口袋里，而无线心电图监视仪的噪声和干扰大大降低，尺寸减小到甚至可以安装在电极背面，能够提供比传统方案更精确的信号。这种电路价格便宜，且能够提供诊断质量的1导联心电图迹线，驱动腿免除了对60Hz陷波滤波器的需求。所有的电路都能穿戴在衣服内，因此患者舒适度和隐私度大幅提高。病人的监测数据经过加密，每隔几分钟就自动上载至医院、护理机构或养护机构中的现场采集分析系统。病人可以在预定的时间(每天或每周)到医生办公室或诊所上载信息，而无需移除监视仪或重新放置电极。无线心电图监视仪还可以安装存储卡，通过手机或局域网进行数据传输。除了性能、可靠性、低功耗以及成本等因素，无线心电图监视仪设计必须支持专用的遥测频段，以使监视仪的心电图数据可以迅速、准确、安全的传输至数据采集器进行评估。                                           解决方案　　在北美地区，无线医疗遥测服务(WMTS)频段以及其它免授权的工业、科学和医用(ISM)频段提供专用的频谱，以确保数据传输的无干扰、可靠连接。ADI公司的ADF7021高性能、窄带ISM收发器IC支持WMTS频段以及433MHz、868MHz与915MHz的ISM频段。ADF7021具有同类最佳的接收机灵敏度，在1kbps时为-123dBm，内置T/R开关、VCO tank、RF/IF滤波器、全自动化的自动频率控制(AFC)与自动增益控制(AGC)电路。为了延长电池寿命，ADF7021可以设置在功耗极低的休眠模式，使电流消耗下降至不足0.1μA。　　ADF7021与低功耗微控制器一起使用时，平均待机电流不足2μA。WMTS优化的无线电电台参考设计(EVAL-ADF7021DBZ6)包括原理图与布局，可供用户作为无线心电图监视仪设计的参考。                                     　　AD623是一款集成单电源仪表放大器，提供轨对轨输出摆幅和低功耗(3V电压功耗为1.5mW)。其中心节点用于访问残留共模信号。AD8500低功耗、高精密CMOS运算放大器的最大电源电流是1μA，最大偏置电压1mV，典型输入偏移电流1pA，提供轨对轨输入和输出，采用1.8V～5.5V单电源或±0.9V～±2.75V双电源供电。AD8641低功耗、轨对轨输出结型场效应晶体管(JFET)放大器具有高输入阻抗、高精密性能以及低成本，输入阻抗大于681kΩ。AD7466是一款12-bit ADC，采用小型封装，且功耗极低，3.6V/50 kSPS时，功耗为480μW。它采用6引脚SOT-23封装。对于要求更宽动态范围和更高信噪比的设计来说，AD7685 PulSAR ADC可以提供16-bit分辨率，在2.5V/100 kSPS时，功耗为1.35mW，它采用3mm × 3mm QFN(LFCSP)封装。这些方案(参见下图)需要低功耗的微控制器。另一种实现此信号链的方案是采用ADuC7022取代ADC和MCU。ADuC7022内置16-bit/32-bit MCU，它在单芯片上集成了一个性能高达1MSPS的ADC。ADC提供必要的动态范围，以满足医用标准，检测微弱的心电图波形变化。ARM7架构包括32-bit寄存器，使它能够对心电图信号进行实时FIR滤波。