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医疗物联网实现互联心脏监测系统【CICEE】

2022年11月24日 蒲菜财经网

医疗物联网实现互联心脏监测系统

医疗物联网实现互联心脏监测系统 2020-04-26 15:37:12 原标题:医疗物联网实现互联心脏监测系统

用于IoMT的互联心脏监测系统将需要高度复杂的模拟前端、高性能MCU和低功耗的无线连接,以及复杂的算法与AI引擎。

根据美国疾病控制中心的数据,美国每年约有61万人死于心脏病——即每4例死亡中就有1例与心脏病相关1。心脏的健康与否是一个人整体健康水平最重要的指标之一。IoMT推动了新一代可穿戴、多参数、连续性心脏监测系统的产生,以提升各类医院、诊所、护理机构及家庭环境中的医疗保健管理水平。

IoMT作为医疗设备及服务的互联基础设施,用于收集和分析发送给医疗保健提供者的数据。现在的IoMT包括检测温度、湿度和振动的传感器,以及能够识别一定数量心脏状态的算法。

下一代设计正在尝试扩充监测参数,采用更智能、更复杂的算法以识别更加广泛的非正常心律状态。例如,类似于隐形绷带的一次性贴片,其利用嵌入小尺寸IC并可以舒适地长时间贴在皮肤上,来监测和管理心脏的健康状况。

互联心脏监测系统主要包括三个要素:可穿戴无线传感器节点、数据管理服务和云分析平台。

通过心电图传感器节点和数据管理服务在数据中心收集可穿戴设备传来的心脏数据。通常,传感器节点为一导联或三导联ECG监测设备,最多包含三个电极连接至贴片上的电子器件。

基于云的云分析平台借助复杂的算法和人工智能引擎收集并分析心脏数据,以识别潜在的心脏功能异常。监测结果可添加至患者病历中,并提供给指定的医疗机构和相关的心脏病学专家。

模拟前端

ECG信号调节路径首先包括模拟级,用于检测、放大和清理模拟波形。ECG信号的幅度从几百微伏到大约5毫伏不等。该信号包括来自交流线路的低频噪声、人体肌肉的高频噪声和装置附近不同设备的射频噪声。在可穿戴设备中,由于运动伪影,ECG信号基线中将出现不良波动。

因此,高度复杂的模拟前端通常可用于ECG信号清理和数字化。AFE包括可消除射频噪声的EMI滤波器、具有典型0.5Hz拐点频率以消除基线波动的高通滤波器、具备典型150Hz拐点频率以滤除带外信号的低通滤波器、用于滤除50/60Hz噪声的陷波滤波器、用于放大信号的低噪声可编程仪表放大器,以及将信号数字化的模数转换器。

图1:典型的由IoMT连接的心脏监测传感器节点及相关信号路径。

AFE的一个关键要求是在整个信号路径中保持患者的ECG波形特征。这是通过最小化由噪声和误差造成的影响来实现的。

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