一个44μW的双电极心电图采集ASIC与混合动力移除人工物和高效的R峰检测

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 集成电路设计 集成电路设计
• 可穿戴的健康技术

背景情况:

• 可穿戴式心电图系统面临着运动工件 (MA),常态干扰 (CMI) 和电极-组织阻抗 (ETI) 变化的挑战,导致心率检测错误.
• 这些问题在更简单的两电极ECG配置中尤为明显,限制了它们的实际应用.

研究的目的:

• 开发一个门诊心电图采集应用特定集成电路 (ASIC),集成移动器件移除 (MAR) 和心率检测功能.
• 专门解决两电极心电图系统的局限性,以准确和高功率的心率监测.

主要方法:

• 实施了改进的常态取消方案,以抑制高达40Vpp的CMI,以弥补缺少偏移电极的情况.
• 开发了一种混合MAR技术,将电极-组织阻抗 (ETI) 和直流电极偏移 (DEO) 信号纳入适应性波器,以提取和抑制运动工件.
• 该ASIC使用180nmCMOS工艺制造,集成一个具有特定性能指标的低功耗仪表放大器 (IA).

主要成果:

• 拟议的常用模式取消有效地抑制了CMI,而混合MAR技术防止了通道和,并准确地在实时中删除了运动文物.
• 制造的ASIC表现出色,包括0.62μVrms的输入引用噪声 (IRN),1.9GΩ的输入阻抗,以及在50Hz时92dB的总常态拒绝比率 (T-CMRR).
• 在两个电极的设置中,ASIC产生了高质量的ECG信号,具有清晰的QRS复合体,能够准确检测R峰值和实时心率计算.

结论:

• 开发的门诊心电图ASIC为两电极可穿戴系统中准确和高功率的心率检测提供了强大的解决方案.
• 集成的MAR和CMI抑制技术显著提高了ECG信号质量,即使在具有挑战性的运动条件下.
• 这项工作可以通过可穿戴设备实现更可靠和更容易访问的连续心率监测.