醫療市場通常分為三大子類別：家庭、臨床和影像。家庭醫療主要是成本較低、性能要求較低的便攜式設備。臨床和醫院級設備通常性能更高，因此更昂貴。成像系統通常是基于大型主機的系統，超聲波除外，它正在迅速擴展為便攜式和基于手推車的系統。

從根本上說，這些系統中的大多數是模擬傳感器測量系統，但適用于生物識別功能，例如血壓、體溫或心率。這些生物識別傳感器旨在測量物理事件，例如溫度、壓力、光和流量。測量后，系統將它們轉換成相應的電壓或電流。然后對信號進行調理和數字化以進行處理和分析。在控制端，信號被轉換回電流或電壓并施加到執行器以控制諸如空氣流量、氧氣或溫度之類的東西。

一個典型的高端病人監護儀系統有 5 個基本子系統：心電圖、脈搏血氧飽和度、血壓、體溫和呼吸。通常，每個系統中最關鍵的組件是傳感器電路。

每個模塊使用不同的傳感器和信號調節電路。例如，心電圖使用電極來測量來自心臟的電脈沖。脈搏血氧飽和度 （SpO2） 使用發光二極管和光傳感器來測量氧含量。通常使用壓阻式壓力傳感器測量血壓。為簡單起見，這些生物識別模塊中的一些可能使用常見的數字、電源和 IO 子系統。

圖 1 患者監護儀的框圖

血壓

在血壓生物識別模塊中，最關鍵的功能是壓力傳感器電路。精密放大器用于檢測來自換能器的非常小的信號，并將它們放大到適合 ADC 處理的水平。這之后通常是一個有源濾波器，以限制更高頻率的不需要的噪聲。必須使用低噪聲、低漂移和高增益的放大器來最大限度地減少測量誤差并確保讀數準確。有關系統框圖，請參見圖 2。

圖 1 血壓系統框圖

醫療應用中最常用的壓阻式硅壓力傳感器是惠斯通電橋。壓力傳感元件結合了電阻器和蝕刻膜片結構，以提供隨壓力變化的電信號。當隔膜在壓力下移動時，應力集中在硅元件的特定區域。結果是一個小電壓，其變化與施加在隔膜上的壓力成正比。然后在 ADC 轉換之前使用精密運算放大器放大該橋信號。

推薦放大器時要問的關鍵問題是所需的精度和所需的電壓。醫院級設備的要求與便攜式家用系統不同，而壓力傳感器的靈敏度和電壓要求各不相同。通常選擇放大器以匹配傳感器的要求。ISL28127 和 ISL28217 是用于 ±5V 壓力傳感器放大器增益前端的出色運算放大器，因為它們具有低噪聲和低 DC 偏移和漂移。

編輯：hfy