助推范式转变——应对家庭监护医疗设备设计挑战

适应不同的环境条件：例如，对于长期监护，"湿"ECG电极是不切实际的，应采用干电极。干电极会带来与信号完整度有关的其它问题。

　　精确测量：例如，共模噪声会严重影响测量精度。

　　多传感器连接：监控ECG、SPO2和体温需要多个传感器，某些情况下还需要创新技术来实现可靠的测量。

　　多参数系统设计：合并监控多个生命体征。

　　实时处理测量到的生命体征：见机行事以实现实时诊断。

　　电源管理：保持低功耗。

　　远程监控/通信：各种有线和无线通信协议。

　　病人活动能力：对于快速康复至关重要。

　　易于使用：医院管理甚少。

　　社会接受的工业设计：设备应获得社会的接受。

　　可靠性：远程监控要求设备能够正常连接和工作。

　　低成本：必不可少的要求。有些设备只需要考虑上述的少数几个要求，而有些设备则要受所有要求的影响。

　　解决之道

　　工程师该如何应对这些挑战呢？具体做法说明如下：

　　` 适应环境以及实时处理测量到的生命体征

　　开发创新的信号后处理技术，例如，利用算法来帮助消除病人运动造成的噪声伪像或电极连接不良引起的信号完整性丧失问题。为了实现本地/远程实时诊断，应当在本地解决基线漂移等噪声伪像。

　　` 精确的测量、多参数系统设计、病人活动能力、可靠性和电源管理

　　模拟和数字信号处理元件的集成打开了创新设计的大门，有助于减少系统面积、噪声、功耗和成本。此外，由于系统元件数量减少，可靠性得以提高，库存管理等无形成本同时降低。

　　` 多传感器连接

　　这是一个十分棘手的挑战，因为许多必须监控的生命体征在人体上的分布相距较远，例如：ECG监控在胸部，SPO2监控在前额或手指，体温监控在耳部或腋下。通过身体区域网络进行通信的无线传感器将有助于消除替代有线网络。集成电极和传感器的创新服装也在努力解决这一难题。

　　` 远程监控/通信

　　无线技术的最新创新成果可确保远程通信有效进行。Bluetooth Low Energy、WiFi和Zigbee是其中已经付诸实施的几项协议。

　　最初的步伐包括系统集成和微型化。这些年来，各种形式的消费电子产品（如手机等）都经历了这一过程，现在终于轮到了医疗保健设备。

　　为了解决功耗、移动性和工业设计相关的问题，需要从头开始重新设计医疗仪器的电子电路。如前所述，有许多方面需要考虑，但关注的重点是在保证受监控生命体征的测量完整度的同时，降低系统功耗、尺寸和成本。

　　ADI公司的ECG模拟前端（AFE）子系统ADAS1000是一个很好的例子，它解决了一部分挑战。以前需要利用50个有源器件和大量分立器件才能实现的功能，现在只需要ADAS1000一个芯片就能实现。ADAS1000 AFE子系统集成了下列电路和功能：5个ECG采集通道；右腿驱动；ECG电缆屏蔽驱动；起搏器脉搏检测（片内算法）；呼吸测量（胸阻抗）；基准电压源和电源管理；系统校准；以及数字滤波器。

　　诸如ADAS1000 AFE子系统之类的器件清楚地说明，技术创新如何实现有效且得力的远程病人监护，以及帮助医疗保健行业跨越日益加宽的鸿沟。最终目标是让病人和医生相信，创新技术能够像院内技术一样精准地帮助病人。下一代IC结合新的设备设计，将有助于业界实现上述目标。