HM301D框圖及解析 - 高可靠性心臟監(jiān)護(hù)儀設(shè)計(jì)詳解

　　· V2是置于胸骨左緣第四肋間的電極與VWCT的差值

　　· V3是置于V2和V4間隔處的電極與VWCT的差值

　　· V4 是置于鎖骨中線與第五肋間相交處的電極與VWCT的差值。

　　· V5是置于左腋中線水與第五肋間相交處的電極與VWCT的差值。

　　· V6是置于腋中線水與第五肋間相交處的電極與VWCT的差值

　　其中 VWCT是虛擬參考點(diǎn)，又稱(chēng)威爾遜導(dǎo)聯(lián)中心點(diǎn)（WCT）：

圖 4： HM301D框圖

　　意法半導(dǎo)體HM301D （見(jiàn)圖 4）是一個(gè)適合的心電信號(hào)采集方案，除前文提及的必備功能外，還具有一系列全集成可配置的數(shù)字帶通濾波器，讓醫(yī)療人員能夠選擇性分析心電波形。

　圖 5： 多片結(jié)構(gòu)

　　經(jīng)過(guò)濾波和處理后，心電數(shù)據(jù)通過(guò)SPI端口傳至外部微控制器。每個(gè)HM301D芯片都包含三個(gè)完整的心電差分通道，最多可將4個(gè)HM301D芯片連接在一起，構(gòu)成一個(gè)多導(dǎo)聯(lián)心電監(jiān)護(hù)儀（見(jiàn)圖5）。

　　全球有大約300萬(wàn)人使用起搏器，像心電監(jiān)護(hù)儀這樣的診斷類(lèi)儀器必須支持起搏器脈沖分析。HM301D有兩個(gè)起搏器專(zhuān)用通道，每條通道提供10 kHz帶寬和起搏脈沖檢測(cè)可調(diào)功能。

　　除心電分析功能外，HM301D具有全集成的阻抗測(cè)量通道，提供體重和呼吸速率計(jì)算所需的功能。 HM301D通過(guò)心電監(jiān)護(hù)儀的兩個(gè)電極向人體發(fā)射高頻方波弱電流，然后測(cè)量最終的電壓?；跀?shù)字帶通濾波器的IQ調(diào)制/解調(diào)技術(shù)提供與呼吸相關(guān)的時(shí)變頻率成份中的現(xiàn)實(shí)頻率和設(shè)想頻率，以及與體重有關(guān)的非時(shí)變頻率成份。

　　其它功能特性包括右腿驅(qū)動(dòng)器、WCT驅(qū)動(dòng)器、屏蔽驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)輸入連接矩陣。低壓電源和低功耗還使該芯片特別適用于電池供電裝置。

　　HM301D評(píng)估板： STEVAL-IME002Vx

　　STEVAL-IME002Vx是一系列基于HM301D診斷級(jí)模擬前端芯片的評(píng)估板。HM301D是意法半導(dǎo)體針對(duì)生物電和生物阻抗測(cè)量推出的新產(chǎn)品。

圖 6： STEVAL-IME002V1評(píng)估板

圖7： STEVAL-IME002V2評(píng)估板

　　該系列評(píng)估板共有STEVAL-IME002V1 和 STEVAL-IME002V2兩款產(chǎn)品，分別用于演示HM301D在心電監(jiān)護(hù)儀（或病患監(jiān)護(hù)系統(tǒng)） （ECG）和自動(dòng)體外除顫器（AED）中的性能表現(xiàn)。

　　這兩款電路板還搭載一個(gè)32位的STM32微控制器，用于管理HM301D的SPI協(xié)議和電路板與PC機(jī)之間的USB通信。兩款電路板都能配合專(zhuān)用PC機(jī)軟件圖形用戶(hù)界面，演示不同的應(yīng)用配置的工作情況。

　　為優(yōu)化硬件開(kāi)發(fā)，兩款電路板幾乎相同；唯一不同之處是板載元器件，通過(guò)比較圖6和圖7，我們很容易看出不同之處。

　　STEVAL-IME002Vx評(píng)估板通過(guò)SPI菊花鏈拓?fù)渥疃嗫蛇B接三個(gè) HM301D芯片，因此，STEVAL-IME002V1可能有1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)HM301D芯片，分別用U1、U2和U3表示；STG3692 （低壓高帶寬四通道SPDT開(kāi)關(guān)）用于管理三種配置之間的開(kāi)關(guān)。三個(gè)芯片連接只能使用菊花鏈拓?fù)洹Q句話說(shuō)，在沒(méi)有U1時(shí)，無(wú)法使U1和U2工作。準(zhǔn)許開(kāi)關(guān)順序是U1；U1和 U2； U1、U2和 U3。