低成本、低功耗、小尺寸心率監護儀功能模塊

摘要：ADI的AD8232，可用于低功耗、小尺寸、高性價比的單導聯心率監護儀，實現便攜化、微型化。

關鍵詞：模擬前端；心率監護儀；便攜

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.10.002

圖1所示是世界首款超級便攜的掌上超聲系統，您可以輕松地裝入衣服口袋隨身攜帶。這款由澳大利亞Signostics公司開發的產品采用了ADI公司的傳感技術、數據轉換器技術以及信號調理技術，有效地將傳統超聲設備的功能“壓縮”到可輕松掌握的超小尺寸。

ADI公司日前推出了低功耗、小尺寸、超高性價比的單導聯心率監護儀模擬前端AD8232，該芯片將在心率監護儀市場扮演便攜化、微型化的重要推手角色。

圖1 基于ADI信號傳感、數據轉換以及信號調理技術實現的世界首款掌上超聲系統

心率監護儀快速成長

心率監護儀作為重要、常規的醫療保健手段，正在變得越來越便利、普及。傳統的心率監護功能除了應用在診斷級的心電監護設備外，還廣泛應用在包括跑步機、按摩椅在內的各種運動保健器材上，通過實時監測使用者的心率為用戶提供參考生理指標。而今天，隨著心率監測電子技術的進步，心率監測功能已經廣泛出現在佩戴式健身設備、遠程健康監護終端、智能電話、GPS、游戲外設、汽車等多種電子、機械設備上，甚至作為便攜式終端產品的一個標準外設配置產品。

這些創新應用正在對心率監護技術提出挑戰。例如，穿戴式心率監護儀通常采用紐扣式電池供電，對低功耗、小尺寸要求極高，智能手機以及GPS等便攜式設備內置/外置心率監護儀同樣必須具備低功耗及小尺寸特性。此類心率監護儀應用已經跨入了消費及娛樂電子產品領域，與傳統的醫療設備提供商具備較強的開發能力不同，這些廠商通常并不具備強大的研發能力，特別是缺乏醫療設備的開發經驗，相應的應用方案必須簡單易用，同時消費及娛樂電子設備日益競爭激烈的市場不允許太高的成本預算，設計方案必須具有高性價比。這些都對傳統的心率監護儀設計方案提出了挑戰。

單導聯模擬前端解決設計挑戰

AD8232結合了ADI在心電監護應用中領先的信號調理技術經驗，針對單導聯心率監護市場推出了解決方案。作為一款低功耗、單導聯、心率監護儀模擬前端芯片，與競爭方案相比，AD8232的尺寸縮小50%，功耗降低多達20%，并集成了諸如導聯脫落檢測、快速恢復等多種關鍵特性。憑借AD8232在功耗、尺寸和集成度方面的優勢，設計工程師能夠輕松開發用于重癥監護之外的心率監護儀設備。

設計更簡單

AD8232集成了儀表放大器、增益放大器、基準電壓緩沖、驅動導聯前端基準緩沖、右腿驅動電路、關斷功能，以及用戶可選的（交流或直流）導聯脫落檢測電路（監控到電極與病人或用戶斷開連接時，會向系統發出報警信號）。AD8232解決了從電極到處理器之間的很多問題，整個外圍電路簡單，只需要幾個電阻電容器件即可完成前端電路設計，利用ADI提供的計算公式就可以輕松恰當設置這些電阻電容的參數值。單芯片的模擬信號鏈前端芯片大大簡化了系統設計，縮短產品上市時間，并提高最終用戶的使用體驗。

此外，AD8232還集成了創新的快速恢復模式，當用戶在運動或其他活動過程中暫時斷開電極連接，當電極重連后，AD8232可以快速自動恢復心電信號，輸出穩定結果的時間比不具備此功能的方案相比時間大大縮短，從而顯著改善最終用戶體驗。

AD8232采用雙極點高通濾波器來消除運動偽像和電極半電池電位。該濾波器與儀表放大器結構緊密耦合，在單級別、節約空間和成本的情況下實現了較大增益以及高通濾波。此外，該芯片還采用一個運算放大器結構的電路來創建一個三極低通濾波器，消除了線路噪聲和其他干擾信號。用戶可以通過選擇所有濾波器的截止頻率來滿足不同類型應用的需要。基于AD8232可實現高共模抑制能力(80 dB)，低輸入噪聲（20μV pp，從0.5至40 Hz）。

這種級別的非診斷監護需要考慮到一系列獨特設計因素，AD8232為制造商提供一種分割合理、平衡的信號處理架構，設計和調試更簡單、可靠且精確。單芯片的模擬信號鏈前端芯片大大簡化了系統設計，縮短產品上市時間，并提高最終用戶的使用體驗。

心率監測將成為很多產品的新賣點

目前，國內超過20家的電子產品企業正在對AD8232進行應用評估和使用。可以預見，基于AD8232實現的低成本高性能心率監測儀將在很多產品中出現，也將以較低的成本為這些應用增加新的賣點。

圖2 AD8232典型應用原理圖