設(shè)計(jì)小巧、高效和高性能的多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀

連續(xù)測量如心率、呼吸頻率和血氧飽和度(SpO2)等患者生命指征對于提供有效護(hù)理來說至關(guān)重要，而同時(shí)測量這些體征的能力也使得多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀變得日益重要。

電子患者監(jiān)護(hù)儀使用連到患者身上的非侵入式傳感器來采集和顯示生理數(shù)據(jù)。對于多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀而言，其中一個(gè)主要挑戰(zhàn)就是在實(shí)現(xiàn)小尺寸和低功耗的同時(shí)保持高性能。

如今，躺在醫(yī)院病床上的患者通過很多電線連接到笨重且昂貴的多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀上，而且監(jiān)護(hù)儀無法移動(dòng)，這限制了多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀在移動(dòng)護(hù)理和家庭護(hù)理環(huán)境中的廣泛使用。因而催生了市場對以無線方式連接到患者并通過無線或有線方式將數(shù)據(jù)傳輸至手機(jī)、平板電腦或計(jì)算機(jī)上的小巧型多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀的需求。

德州儀器（TI）的“多參數(shù)患者生命體征監(jiān)護(hù)儀前端參考設(shè)計(jì)”具有小巧、低成本、低功率的特點(diǎn)，整合了采集生命體征數(shù)據(jù)的必要前端組件。

此設(shè)計(jì)可通過AFE4403和ADS1292R生物感應(yīng)前端集成電路來獲取如心電圖(ECG)、SpO2、心率和呼吸頻率等參數(shù)。此設(shè)計(jì)可與軟件可配置的心臟起搏器檢測模塊參考設(shè)計(jì)相結(jié)合以支持起步脈沖檢測，并可連接3個(gè)0.1攝氏度的精確溫度傳感器(TMP117)來測量皮膚溫度。為測量ECG，此設(shè)計(jì)采用了標(biāo)準(zhǔn)的濕式ECG電極，還可使用傳輸型指套式傳感器來測量SpO2。采集的原始數(shù)據(jù)由板載MSP432P401微控制器通過隔離式通用異步收發(fā)器(UART)接口以460.8 Kbps的速度傳輸至后端/處理器或PC。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的USB端口或USB充電的鋰離子電池可為此設(shè)計(jì)提供動(dòng)力。

圖 1顯示了參考設(shè)計(jì)框圖。

圖 1：生命體征患者監(jiān)護(hù)儀參考設(shè)計(jì)的多參數(shù)前端子系統(tǒng)

圖形用戶界面(GUI)以5秒的移動(dòng)間隔顯示采集到的波形，同時(shí)通過基本過濾來清除噪音，如由電源和照明造成的共模干擾等。圖2顯示的是PC上的ECG測量結(jié)果、呼吸和SpO2，以及每分鐘的心率和呼吸次數(shù)（每分鐘呼吸次數(shù)）、SpO2百分比與溫度值。

圖2：顯示ECG、PPG、呼吸、心率和皮膚溫度的圖形用戶界面

圖3顯示了計(jì)算機(jī)上測量的ECG、光電容積脈搏波(PPG)、心臟起搏器、心率和溫度傳感器的數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測到起步脈沖時(shí)，心臟起搏器將顯示起步脈沖的存在，如圖 3頂端線條所示。

圖 3：顯示ECG、PPG、心臟起搏器、心率和皮膚溫度的圖形用戶界面

結(jié)論

此參考設(shè)計(jì)便于您評(píng)估協(xié)同工作的設(shè)備。它配有設(shè)計(jì)指南、原理圖、布局和物料單，可幫助您快速評(píng)估并加速產(chǎn)品開發(fā)。此參考設(shè)計(jì)還有利于實(shí)時(shí)采集生命體征參數(shù)。