自動(dòng)體外除顫器設(shè)計(jì)方案

涵蓋從處理器到信號(hào)調(diào)節(jié)再到電源管理的自動(dòng)體外除顫器 (AED) 解決方案

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

概述：

大多數(shù)自動(dòng)體外除顫器 (AED) 都是高度復(fù)雜的微控制器設(shè)備，它們可以監(jiān)控對(duì)生命有威脅的心跳律動(dòng)、評(píng)估并自動(dòng)治療病人。它捕獲治療電極發(fā)出的 ECG 信號(hào)，運(yùn)行 ECG 分析算法以識(shí)別可電擊復(fù)律，并建議操作員是否需要除顫。基本除顫器包含高壓電源、存儲(chǔ)電容器、可選電感器和患者電極。它能在存儲(chǔ)電容器中產(chǎn)生電荷，形成潛在電流。電壓越高，可能形成的電流就越大。AED 輸出音頻指令和可視提示。在典型的除顫順序中，AED 提供語(yǔ)音提示來(lái)指導(dǎo)用戶連接患者電極，然后開始獲取 ECG 數(shù)據(jù)。如果 AED 分析患者的 ECG 并探測(cè)到可電擊復(fù)律，電容器將會(huì)充電，其中 Wc = 1/2CV^2c；而電容器電壓 Vc(t) = Vc(0)e–t/RC，同時(shí) R = R(lead) R(chest)。按下電擊按鈕提供高壓脈沖時(shí)，電流將開始流經(jīng)身體以去極化大部分心肌細(xì)胞，從而重建協(xié)調(diào)收縮和正常心率。電流量由電容器和身體阻抗確定。許多管轄區(qū)域還要求 AED 對(duì)心臟停搏的場(chǎng)景進(jìn)行錄音，以供事后分析。所有 AED 均包括一種存儲(chǔ)和檢索病人 ECG 模式的方法。AED 的前端信號(hào)來(lái)自于放置在病人身上的 ECG 電極，這要求儀表放大器放大其非常輕微的振幅10mV). Targeted instrumentation amplifiers would be designed to have:

• 感應(yīng) 0.1mV 至 10mV 輕微振幅信號(hào)的能力
• 極高輸入阻抗 (>5MO)
• 極低的輸入漏電流（1µA)
• 平坦的頻率響應(yīng) 0.1Hz 至 100Hz
• 高共模抑制比 (CMRR) (>100dB)

AED 的另一個(gè)輸入是用于錄制來(lái)自場(chǎng)景的音頻的麥克風(fēng)。ECG 和麥克風(fēng)輸入均被 DSP 數(shù)字化和處理。大多數(shù) AED 設(shè)計(jì)使用 16 位處理器，因此，可與 16 位 ADC 配合使用以數(shù)字化 ECG 和語(yǔ)音輸入。放大的 ECG 信號(hào)的帶寬為 0.1Hz 至 100Hz，需要最低 50dB 的 SNR。錄音/回放信號(hào)一般帶寬為 8kHz，需要最低 65dB 的 SNR。麥克風(fēng)輸入也需要被放大最高 40dB 的可編程增益。AED 具有合成音頻指令，音量控制輸出連接至耳機(jī)揚(yáng)聲器或 8Ω 揚(yáng)聲器。TLV320AIC20 簡(jiǎn)化了前端數(shù)字化過(guò)程，因?yàn)樗闪?2 個(gè) ADC、2 個(gè) DAC、1 個(gè)麥克風(fēng)放大器、1 個(gè)耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器和 1 個(gè)具有音量控制的 8Ω 驅(qū)動(dòng)器；而且它可以與 DSP 進(jìn)行無(wú)縫連接。