IEC針對心電圖相關(guān)的醫療測試標準一共有三本,其中在IEC 60601-2-25 201.5.3 cc)的條文中要求測試信號的精確度必須達到±1%。盡管標準中沒(méi)有明確說(shuō)明,但此項測試的精神顯然包括噪聲在內。如果某項測試要求待測ECG準確地在±5%的范圍內能精準再現測試信號,但如果測試信號有±20%的噪聲,則執行該測試就沒(méi)有意義了。
有些工程師可能會(huì )將環(huán)境(共模)噪聲視為獨立的問(wèn)題,這個(gè)假設是有問(wèn)題的。由于ECG需要在充滿(mǎn)噪聲的復雜環(huán)境中工作,所以它們應具備抑制共模噪聲的能力。但如果在實(shí)務(wù)上認為在正常的“噪聲"環(huán)境中進(jìn)行測試就可以代表現實(shí)世界的測試結果,這顯然是個(gè)錯誤。主要原因有兩個(gè):首先,對ECG進(jìn)行抑制噪聲(包括共模噪聲)的能力的測試;其次,為了客觀(guān)地進(jìn)行測試,應該要從低噪聲環(huán)境開(kāi)始,然后用已知且準確的方式添加包括噪聲在內的測試信號,測試才有代表性。
因此,盡管標準中沒(méi)有任何說(shuō)明、注釋、要求或方法來(lái)降低噪聲,但這個(gè)精神其實(shí)在使用測試信號±1%的精度要求中,顯然已經(jīng)充分呈現。特別是,大多數測試信號約為1mV,這意味著(zhù)10µV的噪聲就會(huì )被當作是有影響的。降低噪聲常用的方法包括在ECG、電纜和測試設備下面使用接地板,并將ECG設備接地(PE或FE)和測試電路接地端同時(shí)連接到接地板上。
輸入阻抗測試是迄今對噪聲最敏感的測試,有時(shí)常規的測試步驟是還不足夠的。對噪聲高度敏感的原因是不平衡阻抗大,如果想要了解為什么如此,可以回顧有關(guān)CMRR測試的文章,該文章解釋了CMRR確實(shí)是流過(guò)不平衡阻抗泄漏電流的函數,這非常有用。因此,不平衡阻抗的大小直接地影響了ECG上CMRR噪聲的大小。
對于CMRR測試,不平衡為51kΩ,而對于輸入阻抗測試,不平衡為620kΩ,大約大了12倍。這意味著(zhù)輸入阻抗測試對噪聲的敏感度是CMRR測試的12倍。
我們可以做一些球場(chǎng)計算(ball park calculation)來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)。如果說(shuō)在CMRR測試中,ECG的紀錄是3 mm,在輸入是10 Vrms共模電壓時(shí),以電壓計算即是0.3 mVpp。
在輸入阻抗測試中,典型測試電壓為3.2 mVpp(40 mm通道寬度的80%@ 10 mm / mV),因此1%的誤差約為0.03 mVpp,是上述CMRR結果的1/10。由于設置對噪聲的敏感度高12倍,這意味著(zhù)輸入阻抗測試中的共模電壓必須小于:
Vcm = 10 Vrms / 10 / 12 = 0.083 Vrms = 83 mVrms
帶有電線(xiàn)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,并且靠近測試區域的人群往往會(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試裝置上方(特別是對于ECG電線(xiàn))添加屏蔽層,在測試過(guò)程中讓測試人員觸摸接地板,和/或使交流電源電線(xiàn)盡可能遠離測試區域。增加屏蔽材料的厚度也有幫助:使用非常薄的鋁箔有時(shí)幫助不大,但通常使用1mm厚的鋁板即可。
盡管在IEC 60601-2-25和IEC 60601-2-27中未,但也可以打開(kāi)AC濾波器來(lái)消除50或60Hz噪聲。交流濾波器會(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。例如,由于有交流濾波器,您可能需要3.5mVpp才能在ECG上獲得32mm的結果。由于輸入阻抗測試是按比例操作的,因此只要在整個(gè)測試過(guò)程中打開(kāi)濾波器,測試結果就仍然有效。
最后,值得一提的是,有些環(huán)境噪聲相對低,而在某些環(huán)境下卻充滿(mǎn)難易置信的噪聲。電路中620kΩ的輸入阻抗測試會(huì )藉由最壞情況來(lái)進(jìn)行測試,可檢查不同測試站點(diǎn)的噪聲水平,對于選擇一個(gè)低噪聲的測試站點(diǎn)來(lái)完成所有性能測試將會(huì )有很大幫助。