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心电图(ECG)设计的六大挑战及应对策略(六)——教你如何防止ECG子系统受到各种外部和环境辐射影响

ADI_Amy 員工 在 2014-8-15 建立的討論區
最後回覆由ADI_Amy於2014-8-25提供

心电图(ECG)是一种常见的医疗记录,在许多恶劣的环境中,它也必须清晰可读并保持精确。随着ECG子系统越来越多地投入医院外应用,制造商面临着持续的降低系统成本并缩短开发时间,同时保持或提高性能水平的压力,这就给ECG设计工程师提出了相当严苛的要求:实现一种安全有效、 能够应对目标使用环境挑战的ECG子系统。

 

我们分六个部分来谈将遇到的设计挑战,以及应对之道。上周我们谈到的主题是“如何保持电噪声的总和尽可能小,不致影响ECG诊断”(http://ezchina.analog.com/thread/8753),本周主题——如何防止ECG子系统受到各种外部和环境辐射影响

 

 

必须防止ECG子系统受到各种外部和环境辐射影响。例如,邻近的医疗设备以及环境中的高频工业或消费电子设备,可能产生相当大并具有复杂调制和传输协议的电场和磁场。干扰信号可能通过传导或辐射发射到达ECG前端。

 

因此,设计师必须在设计过程的早期就考虑关于辐射发  射、辐射敏感性、抗扰度、传导发射和传导敏感性/抗扰性  的管制标准。由于全球大气污染,越来越难以找到一个能  够对设备进行全频谱测试的开阔试验场地(OATS)。在某些  国家和地区,现在可以用全高10米的测试室代替OATS。 

 

系统设计师必须与EMC测试机构合作,按照IEC60601第三  版及其衍生标准的规定,确定基本性能的等级。在正式通  过无法被认可时,还必须将读数余量规定为在某一特定频  率具有0.1 dB余量,因为多个地点的OATS与10米测试室的读  数之间可能存在高达±4.0 dB的偏差。通常,8.4 dB余量视为  保守要求。 

 

设计师应当检查ECG的PCB尺寸、连接到系统其余部分的  数字和/或模拟I/O、输入电源形式、接地和法拉第屏蔽;  法拉第屏蔽有助于防止保护二极管和ECG设计中嵌入的其  他电流检测到辐射发射。ECG电缆本身在与电缆长度相关  的特定频率时可能发生谐振。如果这些谐振之一受内部时  钟或ECG设计内部的发射极激励,设计可能难以符合B级  标准。因此,各种电缆上可能需要共模/差分扼流圈和线上  铁氧体电感。 

 

正式测试之前,设计师可以考虑用一系列的电场和磁场探  针来嗅探设计,并通过频谱分析仪确定辐射频率和谐波。  执行一系列预扫描可以确定热点频率的位置及其与限值的  接近程度。然后查阅辐射源列表,设计师就能确定此发射  极是否需要法拉第屏蔽,或者降低信号边沿速度是否就足  够了。系统内部的某些电缆可能需要铁氧体电感或其他滤  波器来抑制谐振或高电平发射极。 

 

另一种解决方案是选用符合辐射发射和输入辐射敏感度要  求的高集成度、小型封装器件。ADAS1000 ECG AFE满足这  些需求,是市场上首款集成导联脱落检测、呼吸监测和起  搏器脉冲检测的单芯片器件。

結果