醫(yī)療市場通常分為三大子類別：家庭、臨床和影像。家庭醫(yī)療主要是成本較低、性能要求較低的便攜式設(shè)備。臨床和醫(yī)院級設(shè)備通常性能更高，因此更昂貴。成像系統(tǒng)通常是基于大型主機的系統(tǒng)，超聲波除外，它正在迅速擴展為便攜式和基于手推車的系統(tǒng)。

從根本上說，這些系統(tǒng)中的大多數(shù)是模擬傳感器測量系統(tǒng)，但適用于生物識別功能，例如血壓、體溫或心率。這些生物識別傳感器旨在測量物理事件，例如溫度、壓力、光和流量。測量后，系統(tǒng)將它們轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓或電流。然后對信號進行調(diào)理和數(shù)字化以進行處理和分析。在控制端，信號被轉(zhuǎn)換回電流或電壓并施加到執(zhí)行器以控制諸如空氣流量、氧氣或溫度之類的東西。

一個典型的高端病人監(jiān)護儀系統(tǒng)有 5 個基本子系統(tǒng)：心電圖、脈搏血氧飽和度、血壓、體溫和呼吸。通常，每個系統(tǒng)中最關(guān)鍵的組件是傳感器電路。

每個模塊使用不同的傳感器和信號調(diào)節(jié)電路。例如，心電圖使用電極來測量來自心臟的電脈沖。脈搏血氧飽和度 （SpO2） 使用發(fā)光二極管和光傳感器來測量氧含量。通常使用壓阻式壓力傳感器測量血壓。為簡單起見，這些生物識別模塊中的一些可能使用常見的數(shù)字、電源和 IO 子系統(tǒng)。

圖 1 患者監(jiān)護儀的框圖

血壓

在血壓生物識別模塊中，最關(guān)鍵的功能是壓力傳感器電路。精密放大器用于檢測來自換能器的非常小的信號，并將它們放大到適合 ADC 處理的水平。這之后通常是一個有源濾波器，以限制更高頻率的不需要的噪聲。必須使用低噪聲、低漂移和高增益的放大器來最大限度地減少測量誤差并確保讀數(shù)準(zhǔn)確。有關(guān)系統(tǒng)框圖，請參見圖 2。

圖 1 血壓系統(tǒng)框圖

醫(yī)療應(yīng)用中最常用的壓阻式硅壓力傳感器是惠斯通電橋。壓力傳感元件結(jié)合了電阻器和蝕刻膜片結(jié)構(gòu)，以提供隨壓力變化的電信號。當(dāng)隔膜在壓力下移動時，應(yīng)力集中在硅元件的特定區(qū)域。結(jié)果是一個小電壓，其變化與施加在隔膜上的壓力成正比。然后在 ADC 轉(zhuǎn)換之前使用精密運算放大器放大該橋信號。

推薦放大器時要問的關(guān)鍵問題是所需的精度和所需的電壓。醫(yī)院級設(shè)備的要求與便攜式家用系統(tǒng)不同，而壓力傳感器的靈敏度和電壓要求各不相同。通常選擇放大器以匹配傳感器的要求。ISL28127 和 ISL28217 是用于 ±5V 壓力傳感器放大器增益前端的出色運算放大器，因為它們具有低噪聲和低 DC 偏移和漂移。

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