心電圖儀設計綜述

　　ECG設備類型遙測型ECG

　　遙測型ECG系統用于臨床環境下流動患者的連續監測，它包括一個置于患者端、帶無線(RF)收發功能的ESG和一個中心站，通過無線接收采集并分析患者的監測數據。有些遙測系統還提供額外數據(例如血氧值)，這些數據用來驗證治療效果或調整治療方案，并對即可能發生的問題告警。

　　許多遙測系統只有5個導聯，如果用滿12個導聯的話，則難以應對病員的流動性。通常，患者會連續幾天使用設備，因此此類設備多采用一次性電池。其他ECG也能增加遙測功能，不過“遙測ECG”專指在醫院內部可移動攜帶并能發送數據到本地接收站的移動單元。對于此系統的設計，關鍵要考慮低功耗、低噪聲和小尺寸。

　　霍爾特(Holter)監護儀

　　紐曼·霍爾特博士發明了移動監護儀對數據進行采集并上傳到其他系統進行分析。與遙測型設備不同，這些監護儀不需要中心接收站，可以用于家庭、戶外乃至任何地點。對于Holter ECG監護儀，因為12導聯監護儀不便移動，多數情況下導聯數不會超過5個。一般用存儲卡從監護儀轉移數據，當然，也可以用USB盤或其他方法。多數患者只需要監測1～2天，當需要患者參與某些藥理研究時，則使用特殊的長期監護儀，患者可能需要使用一年甚至更久。Holter ECG監測儀設計的主要要求也是低功耗、低噪聲和小尺寸。

　　消費類ECG

　　這類低端ECG可以方便地固定在手臂上，人們在家里就可以進行ECG檢查，這些儀器能夠保存數據并顯示在內置屏幕上。數據也可以傳送到計算機或通過電話線傳送到康復中心。有些儀器有掛接多個電極，有些則只是在機殼上安裝了兩個電極。內置電極可以壓在胸部，或者把兩手分別放在兩個電極上。由此得到的心電圖可能質量不是很好，卻為人們在異常時監護自身狀況、采集心電數據提供了一個有效途徑。對消費類心電儀的設計主要著眼于廉價和小尺寸。

　　自動體外除顫器(AED)

　　為了在公眾場合應對一些突發事件，大多在公共場所(如大型購物中心、健身房以及辦公室等)都會安裝AED設備。在心臟病發作時可以立即采用這些設備，對胸部釋放一個高能量的電脈沖，起搏心臟并使之恢復到正常心率。如果使用時機不當，脈沖沖擊會造成生命危險，因而，ECG在功能上必須能夠防止這種意外發生。AED一般只有1個導聯，其電極既用來釋放高壓脈沖，也用來采集心電信號。AED設備原理框圖如圖5所示。

　　AED可能數月或數年擱置不用，而使用這些設備的往往是沒有經過專業培訓的人員，設備即使存在問題，他們也無從知道。需要使用AED時，要先開機、進行一系列自檢確認功能完好無損，然后再運行一小段時間。所有心電數據以及除顫信息，需要記錄下來，用于隨后分析。使用有問題的AED弊大于利，因而可靠性和自診斷能力是AED設計首先要考慮的。

　　診斷型ECG

　　診斷型ECG設備用于醫院和醫生辦公室，提供高質量ECG檢測，可以測試全部12導聯的ECG，并創建硬拷貝輸出。這些設備使用高性能AFE，通常可以通過調整增益、選擇適當的濾波器來提高ECG檢測質量。由于體積較大很少移動，這些設備有空間實現更多功能，例如內置打印機、各種通信接口、大尺寸顯示屏等。它們一般使用交流電源，通常也帶有可充電電池用作備份。設計診斷型ECG的關鍵在于低噪聲、高抗干擾能力和靈活性。

　　病人監護儀

　　病人監護儀用于監測生命體征(脈搏、呼吸速率、血壓及體溫等)，另外也具備ECG功能，同時還可以監測血氧、二氧化碳水平。把這些功能整合成一臺設備，可以使手術室更為簡潔，使用也更為方便。病人監護儀的AFE類似于診斷型ECG，但要滿足射頻(RF)抑制要求，因為在手術期間，會受到電子刀和氬離子凝固術(APC)設備的高強度RF干擾。另外，能夠從心臟除顫操作中迅速恢復也是這類AFE的基本要求。由于病員監護儀采用交流供電，也配有備用電池，所以功耗也是重要指標。外殼必須能防濺水并便于清潔，當然這會影響冷卻通道，因此還要考慮散熱問題。除了功耗和散熱外，設計病人監護儀的關鍵在于RF抑制和低噪聲指標。