设计小巧、高效和高性能的多参数患者监护仪

作者：德州仪器

连续测量如心率、呼吸频率和血氧饱和度(SpO2)等患者生命指征对于提供有效护理来说至关重要，而同时测量这些体征的能力也使得多参数患者监护仪变得日益重要。

电子患者监护仪使用连到患者身上的非侵入式传感器来采集和显示生理数据。对于多参数患者监护仪而言，其中一个主要挑战就是在实现小尺寸和低功耗的同时保持高性能。

如今，躺在医院病床上的患者通过很多电线连接到笨重且昂贵的多参数患者监护仪上，而且监护仪无法移动，这限制了多参数患者监护仪在移动护理和家庭护理环境中的广泛使用。因而催生了市场对以无线方式连接到患者并通过无线或有线方式将数据传输至手机、平板电脑或计算机上的小巧型多参数患者监护仪的需求。

德州仪器（TI）的“多参数患者生命体征监护仪前端参考设计”具有小巧、低成本、低功率的特点，整合了采集生命体征数据的必要前端组件。

此设计可通过AFE4403和ADS1292R生物感应前端集成电路来获取如心电图(ECG)、SpO2、心率和呼吸频率等参数。此设计可与软件可配置的心脏起搏器检测模块参考设计相结合以支持起步脉冲检测，并可连接3个0.1摄氏度的精确温度传感器(TMP117)来测量皮肤温度。为测量ECG，此设计采用了标准的湿式ECG电极，还可使用传输型指套式传感器来测量SpO2。采集的原始数据由板载MSP432P401微控制器通过隔离式通用异步收发器(UART)接口以460.8 Kbps的速度传输至后端/处理器或PC。一个标准的USB端口或USB充电的锂离子电池可为此设计提供动力。

图 1显示了参考设计框图。


图 1：生命体征患者监护仪参考设计的多参数前端子系统

图形用户界面(GUI)以5秒的移动间隔显示采集到的波形，同时通过基本过滤来清除噪音，如由电源和照明造成的共模干扰等。图2显示的是PC上的ECG测量结果、呼吸和SpO2，以及每分钟的心率和呼吸次数（每分钟呼吸次数）、SpO2百分比与温度值。


图2：显示ECG、PPG、呼吸、心率和皮肤温度的图形用户界面

图3显示了计算机上测量的ECG、光电容积脉搏波(PPG)、心脏起搏器、心率和温度传感器的数据。当检测到起步脉冲时，心脏起搏器将显示起步脉冲的存在，如图 3顶端线条所示。


图 3：显示ECG、PPG、心脏起搏器、心率和皮肤温度的图形用户界面

结论

此参考设计便于您评估协同工作的设备。它配有设计指南、原理图、布局和物料单，可帮助您快速评估并加速产品开发。此参考设计还有利于实时采集生命体征参数。

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其它资源

请查阅这些博文：
l  “多波长光学测量，实现传统的SpO2测量无法实现的功能。”l  “无需线连接：打造下一代无线患者监护仪。”l  “用于生物计量可穿戴设备的光学心率传感器。”l  “从50多个生物识别可穿戴产品开发周期得到的的十大经验教训。”下载模拟设计期刊文章：“增加可穿戴患者监护仪和医用贴片的电池寿命。”了解更多有关SimpleLink MCU平台的超低功率有线和无线连接解决方案：http://www.ti.com.cn/zh-cn/wireless-connectivity/simplelink-solutions/overview/overview.html。