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ECG的輸入阻抗及噪聲

來(lái)源:上海力孚同科技有限公司   2023年09月08日 11:10  

IEC針對(duì)電圖相關(guān)的醫(yī)療測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)一共有三本,其中在IEC 60601-2-25 201.5.3 cc)的條文中要求測(cè)試信號(hào)的精確度必達(dá)到±1%。盡管標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有明確說(shuō),但項(xiàng)測(cè)試的精神然包括噪聲在內(nèi)。如果某項(xiàng)測(cè)試要求待測(cè)ECG準(zhǔn)確地在±5%的范內(nèi)能精準(zhǔn)再現(xiàn)測(cè)試信號(hào),但如果測(cè)試信號(hào)有±20%的噪聲,則執(zhí)該測(cè)試就沒(méi)有意。

有些工程可能會(huì)將環(huán)境(共模)噪聲視為獨(dú)立的問(wèn)題個(gè)假設(shè)是有問(wèn)題的。由于ECG需要在充滿噪聲的復(fù)雜環(huán)境中工作,所以它們應(yīng)抑制共模噪聲能力。但如果在實(shí)務(wù)認(rèn)為在正常的“噪聲”環(huán)境中進(jìn)測(cè)試就可以代表現(xiàn)實(shí)世界的測(cè)試結(jié),這顯然是個(gè)錯(cuò)誤。主要原因有兩個(gè):首先,對(duì)ECG進(jìn)行抑制噪聲(包括共模噪聲)的能力的測(cè)試;其次,了客進(jìn)測(cè)試,應(yīng)該要從低噪聲環(huán)境開(kāi)始,然后用已知且準(zhǔn)確的方式添加包括噪聲在內(nèi)的測(cè)試信號(hào),測(cè)試才有代表性。

因此,盡管標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有任何說(shuō)、注、要求或方法來(lái)降低噪聲,但個(gè)精神其實(shí)使用測(cè)試信號(hào)±1%的精度要求中,然已經(jīng)充分呈現(xiàn)。特別是,大多數(shù)測(cè)試信號(hào)約為1mV意味著10µV的噪聲就會(huì)被當(dāng)作是有影響的。降低噪聲常用的方法包括在ECG、電纜測(cè)試設(shè)備下面使用接地板,并將ECG設(shè)備接地(PEFE)和測(cè)試電路接地端同時(shí)連接到接地板上。

入阻抗測(cè)試是迄今對(duì)噪聲最敏感的測(cè)試,有時(shí)規(guī)測(cè)試的。對(duì)噪聲高度敏感的原因是不平衡阻抗大,如果想要了解什么如此,可以回有關(guān)CMRR測(cè)試的文章,文章解CMRR實(shí)是流過(guò)不平衡阻抗泄漏流的函數(shù),非常有用。因此,不平衡阻抗的大小直接地影響了ECGCMRR噪聲的大小。

對(duì)CMRR測(cè)試,不平衡51kΩ,而對(duì)入阻抗測(cè)試,不平衡620kΩ,大12倍。意味著入阻抗測(cè)試對(duì)噪聲的敏感度是CMRR測(cè)試12倍。

可以做一些球場(chǎng)計(jì)(ball park calculation)來(lái)說(shuō)一點(diǎn)。如果說(shuō)CMRR測(cè)試,ECG紀(jì)錄3 mm,在入是10 Vrms共模電壓時(shí),以電壓計(jì)即是0.3 mVpp。

入阻抗測(cè)試,典型測(cè)試電壓為3.2 mVpp40 mm通道度的80@ 10 mm / mV),因此1%的約為0.03 mVpp,是上述CMRR結(jié)果的1/10。由于設(shè)對(duì)噪聲的敏感度高12倍,意味著入阻抗測(cè)試中的共模電壓小于:

Vcm = 10 Vrms / 10 / 12 = 0.083 Vrms = 83 mVrms

電線的浮動(dòng)電路可以很容易地從環(huán)境中吸收2?10 Vrms的共模電壓,并且靠近測(cè)試區(qū)域的人往往會(huì)使情況更糟。因此,要將其降至83 mVrms,可能需要一些特殊的屏蔽。

其他方法可能包括在測(cè)試裝置上方(特別是對(duì)ECG電線)添加屏蔽,在測(cè)試過(guò)程中讓測(cè)試觸摸接地板,和/或使交流電線盡可能遠(yuǎn)測(cè)試區(qū)域。增加屏蔽材料的厚度也有幫助:使用非常薄的箔有時(shí)幫助不大,但通常使用1mm厚的板即可。

盡管在IEC 60601-2-25IEC 60601-2-27中未,但也可以打開(kāi)AC波器來(lái)消除5060Hz噪聲。交流波器會(huì)降低共模噪聲,在0.67Hz時(shí)不會(huì)受到影響,而在30Hz時(shí)可能會(huì)稍微降低信號(hào)。例如,由于有交流波器,您可能需要3.5mVpp才能在ECG32mm結(jié)。由于入阻抗測(cè)試是按比例操作的,因此只要在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中打開(kāi)波器,測(cè)試結(jié)果就仍然有效

最后,得一提的是,有些環(huán)噪聲相對(duì),而在某些環(huán)下卻充滿難易置信的噪聲。路中620kΩ的入阻抗測(cè)試會(huì)藉由最壞情況來(lái)進(jìn)測(cè)試,可檢查不同測(cè)試站點(diǎn)的噪聲水平,對(duì)選擇一個(gè)低噪聲的測(cè)試站點(diǎn)來(lái)完成所有性能測(cè)試將會(huì)有很大幫助。

 


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