心電圖設(shè)計面臨的六大挑戰(zhàn)及應(yīng)對措施

挑戰(zhàn)6：電磁兼容性(ECM)和射頻干擾(RFI)

必須防止ECG子系統(tǒng)受到各種外部和環(huán)境輻射影響。例如，鄰近的醫(yī)療設(shè)備以及環(huán)境中的高頻工業(yè)或消費(fèi)電子設(shè)備，可能產(chǎn)生相當(dāng)大并具有復(fù)雜調(diào)制和傳輸協(xié)議的電場和磁場。干擾信號可能通過傳導(dǎo)或輻射發(fā)射到達(dá)ECG前端。

因此，設(shè)計師必須在設(shè)計過程的早期就考慮關(guān)于輻射發(fā)射、輻射敏感性、抗擾度、傳導(dǎo)發(fā)射和傳導(dǎo)敏感性/抗擾性的管制標(biāo)準(zhǔn)。由于全球大氣污染，越來越難以找到一個能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行全頻譜測試的開闊試驗(yàn)場地(OATS)。在某些國家和地區(qū)，現(xiàn)在可以用全高10米的測試室代替OATS。

系統(tǒng)設(shè)計師必須與EMC測試機(jī)構(gòu)合作，按照IEC60601第三版及其衍生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，確定基本性能的等級。在正式通過無法被認(rèn)可時，還必須將讀數(shù)余量規(guī)定為在某一特定頻率具有0.1 dB余量，因?yàn)槎鄠€地點(diǎn)的OATS與10米測試室的讀數(shù)之間可能存在高達(dá)±4.0 dB的偏差。通常，8.4 dB余量視為保守要求。

設(shè)計師應(yīng)當(dāng)檢查ECG的PCB尺寸、連接到系統(tǒng)其余部分的數(shù)字和/或模擬I/O、輸入電源形式、接地和法拉第屏蔽;法拉第屏蔽有助于防止保護(hù)二極管和ECG設(shè)計中嵌入的其它電流檢測到輻射發(fā)射。ECG電纜本身在與電纜長度相關(guān)的特定頻率時可能發(fā)生諧振。如果這些諧振之一受內(nèi)部時鐘或ECG設(shè)計內(nèi)部的發(fā)射極激勵，設(shè)計可能難以符合B級標(biāo)準(zhǔn)。因此，各種電纜上可能需要共模/差分扼流圈和線上鐵氧體電感。

正式測試之前，設(shè)計師可以考慮用一系列的電場和磁場探針來嗅探設(shè)計，并通過頻譜分析儀確定輻射頻率和諧波。執(zhí)行一系列預(yù)掃描可以確定熱點(diǎn)頻率的位置及其與限值的接近程度。然后查閱輻射源列表，設(shè)計師就能確定此發(fā)射極是否需要法拉第屏蔽，或者降低信號邊沿速度是否就足夠了。系統(tǒng)內(nèi)部的某些電纜可能需要鐵氧體電感或其它濾波器來抑制諧振或高電平發(fā)射極。

另一種解決方案是選用符合輻射發(fā)射和輸入輻射敏感度要求的高集成度、小型封裝器件。ADAS1000 ECG AFE滿足這些需求，是市場上首款集成導(dǎo)聯(lián)斷開檢測、呼吸監(jiān)測和起搏器脈沖檢測的單芯片器件。

結(jié)束語

ECG子系統(tǒng)設(shè)計需要應(yīng)對安全和信號處理方面的眾多挑戰(zhàn)，包括小信號、寬帶寬要求、電力線和環(huán)境的干擾，以及希望在保持極低功耗的同時，使用極低噪聲的ECG放大器。設(shè)計師可以利用豐富的信息資源來開發(fā)安全、可靠、高性能的ECG設(shè)計。作為信號處理技術(shù)的領(lǐng)先者，ADI公司提供廣泛的解決方案來幫助設(shè)計工程師克服所有主要的ECG挑戰(zhàn)。