Các thiết bị theo dõi tại giường có các cấu hình khác nhau phụ thuộc vào các nhà sản xuất. Chúng được thiết kế để theo dõi các thông số khác nhau nhưng đặc tính chung giữa tất cả các máy đó là khả năng theo dõi liên tục và cung cáp sự hiển thị rõ nét đường sóng ECG và nhịp tim. Một số thiết bị còn bao gồm khả năng theo dõi áp suất, nhiệt độ, nhịp thở, nồng độ oxi bão hòa SpO2, …
Sự xuất hiện của các máy vi tính đã đánh dấu sự mở đầu của một hướng phát triển cơ bản mới trong các hệ thống theo dõi bệnh nhân. Những hệ thống như vậy có một khối CPU chính có khả năng tổng hợp, ghi nhận bản chất của nguồn tín hiệu và xử lý chúng một cách thích hợp. Phần cứng chịu trách nhiệm cho việc phân tích tín hiệu sinh lý, hiển thị thông tin và tương tác với người sử dụng trên thực tế là một tập hợp các khối phần sụn được thực hiện dưới chương trình vi tính. Phần sụn đem lại cho hệ thống tính chất của nó các công tắc, nút, núm xoay,và đồng hồ đo được thay thế bằng màn hình sờ ( cảm ứng). Hình 2.1 minh họa sơ đồ khối của chung của một thiết bị theo dõi bệnh nhân tại giường.
Trong đó:
ECG: Electrocardiogram – điện tâm đồ RESP: Respiration – hô hấp
SpO2: Nồng độ Oxi trong máu BP: Blood Pressure – huyết áp TEMP: Temperature – nhiệt độ
NIBP: Non-Invasive Blood Pressure – huyết áp gián tiếp
Khối dầu vào gồm có ba khối chính là khối ECG/RESP, khối SpO2/BP/TEMP, khối NIBP.
Hình 2.1 : Sơ đồ khối máy theo dõi bệnh nhân tại giường
2.1.1.Khối ECG/RESP:
Thực hiện đo một kênh tín hiệu ECG và đường sóng hô hấp( RESP) hình(2.2). Các mạch trở kháng cao và các bộ hãm khí bảo vệ các bộ khuếch đại đầu vào khỏi sốc tim và các tín hiệu nhiễu tần sô cao từ các điện cực gắn trên người bệnh nhân. Các mạch đầu vào của khối này được cách ly với các mạch còn lại bằng các bộ nối quang và máy biến thế. Khối này nhận một kênh tín hiệu ECG từ các đạo trình 3 điện cực hoặc 5 điện cực. Phụ thuộc vào cài đặt phần mềm mà bộ chọn đạo trình ở khối này chọn đạo trình phù hợp từ 3 đến 5 điện cực đặt trên người bệnh nhân. Mạch xử lý đường sóng hô hấp có khả năng đo trở kháng của các tín hiệu đầu vào. Sự thay đổi trở kháng của các tín hiệu đầu vào gây ra sự thay đổi điện áp của tín hiệu đầu ra và dựa vào sự thay đổi điện áp này máy tính ra số nhịp thở của bệnh nhân.
Hình 2.2 : Sơ đồ mạch khối ECG/RESP
2.1.2.Khối SpO2/BP/TEMP:
Khối này được dùng để đo một kênh đường sóng huyết áp, một kênh đường sóng nhiệt độ và giá trị của SpO2. Các mạch đầu vào trên bảng này được cách ly khỏi các mạch còn lại bằng các bộ nối quang và máy biến thế. Thường ở trên khối này có một công tắc ngầm dùng để cài đặt các thông số cần đo trong khối. Trong mạch xử lý nhiệt độ, tín hiệu đầu vào từ các thermistor được lọc qua bộ lọc thông thấp để loại bỏ nhiễu tần sô cao. Bộ ghép kênh sau đó sử dụng đồng thời điện áp tham chiếu 270C, điện áp định cỡ cho 370C và tín hiệu nhiệt độ cơ thể từ các thermistor. Trong mạch xử lý huyết áp(hình 2.4) bộ kích thích điều khiển hoạt động của đầu đo huyết áp. Những tín hiệu đầu vào từ transducer được khuếch đại và sau đó được lọc qua bộ lọc thông thấp. Mạch xử lý SpO2 (hình 2.3) bao gồm 3 mạch nhỏ: mạch điều khiển LED, mạch phát điện ID đầu đo, và mạch xử lý tín hiệu đầu vào. Mạch điều khiển LED điều khiển hoạt động của LED ở trong đầu đo. Mạch phát hiện ID đầu đo tìm dạng và sự hiện diện của đầu đo. Trong mạch xử lý tín hiệu đầu vào, tín hiệu đầu vào từ photodiode được khuếch đại và
được lọc qua bộ lọc thông thấp. Trong quá trình này, một phần tín hiệu khi không dò được ánh sáng đượcgiữ lại như đường gốc của tín hiệu.
Hình 2.3 : Sơ đồ nguyên lý của khối SpO2
2.1.3.Khối NIBP:
Sau khi tín hiệu nhận từ đầu đo huyết áp, khối này khuếch đại các tín hiệu đầu vào rồi sau đó cho qua các bộ lọc và đau vào bộ ghép kênh. Các tín hiệu từ bộ ghép kênh sau đó được đưa vào bảng mạch mẹ để xử lý tiếp. Trong khối này có một bộ điều khiển van an toàn để kiểm tra trạng thái của van an toàn. Van an toàn được thiết kế sao cho nó tự động làm giảm bớt áp suất của Cuff khi áp suất này vượt quá 300mmHg. Van này giúp bảo vệ bệnh nhân trong trường hợp mạch an toàn không dừng tăng áp suất của cuff khi áp suất đã đạt đến 300mmHg (hình 2.5).
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của khối NIBP
2.1.4.Khối xử lý trung tâm CPU:
Là bộ phận trung tâm xử lý các thông tin nhận được từ các modul khác gửi tới. Xử lý trung tâm sẽ lưu trữ các dữ liệu và lệnh trong thiết bị để thực hiện xử lý dữ liệu. Khối xử lý trung tâm của thiết bị bao gồm hạt nhân là bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý này với các vi mạch phụ trợ tạo ra bus hệ thống, trong đó có bus dữ liệu , bus địa chỉ và bus điều khiển. Trong khối xử lý trung tâm phải có bộ nhớ ROM. ROM là một phần quan trọng trong thiết bị, nó thường được nhà sản xuất ghi sẵn nội dung. Ngoài ra còn có bộ nhớ chính với dung lượng đủ lớn để chứa các lệnh xử lý, đó là bộ nhớ RAM. Các câu lệnh của chương trình được đưa vào bộ nhớ bằng quá trình ghi bộ nhớ. Khi có yêu cầu thì bộ vi xử lý sẽ đọc những lệnh từ bộ nhớ.