IEC 針對心電圖機相關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到 ±1%儘管標準中沒有明確說明此項測試的精神顯然包括雜訊在內如果某項測試要求待測ECG準確地在 ±5% 的範圍內能精準再現測試信號如果測試信號有±20%的雜訊則執行該測試就沒有意義了

有些工程師可能會將環境(共模)雜訊視為獨立的問題這個假設是有問題的由於 ECG 需要在充滿雜訊噪聲的複雜環境中工作所以它們應具備抑制共模雜訊能力但如果在實務上認為在正常的“雜訊”環境中進行測試就可以代表現實世界的測試結果這顯然是個錯誤主要原因有兩個:首先對 ECG 進行抑制雜訊(包括共模雜訊)的能力的測試;其次,為了客觀地進行測試應該要從低雜訊環境開始然後用已知且準確的方式添加包括雜訊在內的測試信號測試才有代表性

因此儘管標準中沒有任何說明註釋要求或方法來降低雜訊但這個精神其實在使用測試信號±1%的精度要求中顯然已經充分呈現特別是大多數測試信號約為 1mV這意味著 10µV 的雜訊就會被當作是有影響的降低雜訊常用的方法包括在 ECG電纜和測試設備下面使用接地板並將 ECG 設備接地(PE或FE)和測試電路接地端同時連接到接地板上。

 

輸入阻抗測試

輸入阻抗測試是迄今對雜訊最敏感的測試有時常規的測試步驟是還不足的。對雜訊高度敏感的原因是不平衡阻抗大如果想要了解為什麼如此可以回顧有關 CMRR 測試的文章該文章解釋了 CMRR 確實是流過不平衡阻抗洩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 雜訊的大小

對於 CMRR 測試不平衡為 51kΩ而對於輸入阻抗測試不平衡為 620kΩ大約大了 12 倍這意味著輸入阻抗測試對雜訊的敏感度是 CMRR 測試的12倍。

我們可以做一些球場計算(ball park calculation)來說明這一點如果說在 CMRR 測試中ECG 的紀錄是 3 mm在輸入是 10 Vrms 共模電壓時以電壓計算即是 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由於設置對雜訊的敏感度高 12 倍這意味著輸入阻抗測試中的共模電壓必須小於:

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

帶有電線的浮動電路可以很容易地從環境中吸收 2〜10 Vrms 的共模電壓並且靠近測試區域的人往往會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(特別是對於 ECG 電線)添加屏蔽層在測試過程中讓測試人員觸摸接地板和/或使交流電源電線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幫助不大但通常使用1mm厚的鋁板即可

儘管在 IEC 60601-2-25 和 IEC 60601-2-27 中未指定,但也可以打開 AC 濾波器來消除 50 或 60Hz 雜訊交流濾波器會降低共模雜訊,在 0.67Hz 時不會受到影響,而在 30Hz 時可能會稍微降低信號例如由於有交流濾波器您可能需要 3.5mVpp 才能在 ECG 上獲得 32mm 的結果由於輸入阻抗測試是按比例操作的因此只要在整個測試過程中打開濾波器測試結果就仍然有效

最後,得一提的是有些環境雜訊相對低而在某些環境下卻充滿難置信的雜訊電路中 620kΩ 的輸入阻抗測試會藉由最壞情況來進行測試可檢不同測試站點的雜訊水平對於選擇一個低雜訊的測試站點來完成所有性能測試將會有很大幫助

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