IEC针对心电图相关的医疗测试标准一共有三本,其中在IEC 60601-2-25 201.5.3 cc)的条文中要求测试信号的精确度必须达到±1%。尽管标准中没有明确说明,但此项测试的精神显然包括噪声在内。如果某项测试要求待测ECG准确地在±5%的范围内能精准再现测试信号,但如果测试信号有±20%的噪声,则执行该测试就没有意义了。
有些工程师可能会将环境(共模)噪声视为独立的问题,这个假设是有问题的。由于ECG需要在充满噪声的复杂环境中工作,所以它们应具备抑制共模噪声的能力。但如果在实务上认为在正常的“噪声"环境中进行测试就可以代表现实世界的测试结果,这显然是个错误。主要原因有两个:首先,对ECG进行抑制噪声(包括共模噪声)的能力的测试;其次,为了客观地进行测试,应该要从低噪声环境开始,然后用已知且准确的方式添加包括噪声在内的测试信号,测试才有代表性。
因此,尽管标准中没有任何说明、注释、要求或方法来降低噪声,但这个精神其实在使用测试信号±1%的精度要求中,显然已经充分呈现。特别是,大多数测试信号约为1mV,这意味着10µV的噪声就会被当作是有影响的。降低噪声常用的方法包括在ECG、电缆和测试设备下面使用接地板,并将ECG设备接地(PE或FE)和测试电路接地端同时连接到接地板上。
输入阻抗测试是迄今对噪声最敏感的测试,有时常规的测试步骤是还不足够的。对噪声高度敏感的原因是不平衡阻抗大,如果想要了解为什么如此,可以回顾有关CMRR测试的文章,该文章解释了CMRR确实是流过不平衡阻抗泄漏电流的函数,这非常有用。因此,不平衡阻抗的大小直接地影响了ECG上CMRR噪声的大小。
对于CMRR测试,不平衡为51kΩ,而对于输入阻抗测试,不平衡为620kΩ,大约大了12倍。这意味着输入阻抗测试对噪声的敏感度是CMRR测试的12倍。
我们可以做一些球场计算(ball park calculation)来说明这一点。如果说在CMRR测试中,ECG的纪录是3 mm,在输入是10 Vrms共模电压时,以电压计算即是0.3 mVpp。
在输入阻抗测试中,典型测试电压为3.2 mVpp(40 mm通道宽度的80%@ 10 mm / mV),因此1%的误差约为0.03 mVpp,是上述CMRR结果的1/10。由于设置对噪声的敏感度高12倍,这意味着输入阻抗测试中的共模电压必须小于:
Vcm = 10 Vrms / 10 / 12 = 0.083 Vrms = 83 mVrms
带有电线的浮动电路可以很容易地从环境中吸收2〜10 Vrms的共模电压,并且靠近测试区域的人群往往会使情况更糟。因此,要将其降至83 mVrms,可能需要一些特殊的屏蔽。
其他方法可能包括在测试装置上方(特别是对于ECG电线)添加屏蔽层,在测试过程中让测试人员触摸接地板,和/或使交流电源电线尽可能远离测试区域。增加屏蔽材料的厚度也有帮助:使用非常薄的铝箔有时帮助不大,但通常使用1mm厚的铝板即可。
尽管在IEC 60601-2-25和IEC 60601-2-27中未,但也可以打开AC滤波器来消除50或60Hz噪声。交流滤波器会降低共模噪声,在0.67Hz时不会受到影响,而在30Hz时可能会稍微降低信号。例如,由于有交流滤波器,您可能需要3.5mVpp才能在ECG上获得32mm的结果。由于输入阻抗测试是按比例操作的,因此只要在整个测试过程中打开滤波器,测试结果就仍然有效。
最后,值得一提的是,有些环境噪声相对低,而在某些环境下却充满难易置信的噪声。电路中620kΩ的输入阻抗测试会藉由最坏情况来进行测试,可检查不同测试站点的噪声水平,对于选择一个低噪声的测试站点来完成所有性能测试将会有很大帮助。