心電圖（ECG）電子電路電磁兼容解決方案

國際行業標準

國際上關于心電圖（ECG）的標準主要涉及信息技術應用，涵蓋設備通信、電纜導線以及共模抑制比應用等多方面在設備通信方面，IEEE11073-10406-2023規定了個人健康設備通信中基礎心電圖（1至3導聯ECG）的設備專業化標準，明確了設備互操作性的相關規范，保障不同廠家設備間的兼容性

AMI TIR60-2014(2019)關注共模抑制比在ECG監測中的應用，共模抑制比直接影響ECG監測時對共模干擾信號的抑制能力，該標準的制定有助于提升ECG監測的準確性

國內行業標準

國內標準結合健康體檢、兒童檢查等實際應用場景制定

DB3206/T1078-2024規定了健康體檢中ECG檢查的輔助操作要求，規范主檢醫師等人員的操作流程，保證檢查結果的可靠性和一致性，使體檢中ECG檢查更規范、科學

DB22/T3266-2021針對兒童動態心電圖檢查，從適應癥、禁忌癥到操作步驟與要求等全面規范，考慮兒童特殊生理狀況，確保檢查安全、有效，為兒童心臟健康檢查提供標準依據

測試項目與標準

醫療器械EMC檢測依據最新標準IEC 60601- 1- 2:2020，該標準對輻射發射、抗擾度、靜電放電等提出嚴格要求。輻射發射測試要求設備在規定頻段內輻射發射限值更低，避免對周圍電子設備產生電磁干擾；抗擾度測試確保設備在復雜電磁環境下能穩定工作，不出現誤操作或數據丟失

靜電放電抗擾度測試依據IEC 61000- 4- 2，測試電壓達±8kV接觸，±15kV空氣，模擬人體靜電放電等情況，檢測心電圖機能否抵抗靜電干擾，保證設備正常運行。浪涌抗擾度按照IEC 61000- 4- 5進行1.2/50 μs電壓波形測試，檢驗設備應對雷擊、電網切換等瞬態高電壓的能力

測試的重要性

對于心電圖機等醫療設備，EMC性能至關重要

若電磁兼容性不合格，可能導致設備誤操作，如心電信號讀數錯誤，使醫生誤診；也可能造成數據丟失，影響患者病情跟蹤與診斷

在手術等關鍵場景中，設備受電磁干擾異常工作，會危及患者生命安全。所以通過EMC測試，能確保設備在醫療環境中穩定、可靠運行

接觸式檢測弊端

傳統ECG監測需利用貼身電極測量體表電活動變化，給患者帶來不適體驗，導致日常生活中長時間連續ECG監測難以實施，

例如：患者在睡眠中，電極可能會造成壓迫感影響睡眠，進而影響監測的連續性

因佩戴不便，容易造成轉瞬即逝的異常心電狀態記錄丟失，延誤疾病診斷，錯過最佳治療時機

硬件設計層面

選用低電磁輻射元器件，從源頭減少電磁干擾產生

選擇低噪聲運算放大器，降低其自身產生的電磁噪聲，減少對心電信號的污染，提高信號采集的純凈度

優化電路布局，合理規劃電路板上各元件位置和線路走向，減少電磁泄漏

將敏感的信號線路與干擾源線路分開布局，避免平行走線，降低電磁耦合干擾

使用屏蔽材料，如金屬屏蔽罩，對心電圖機內部電路進行屏蔽，阻止內部電磁干擾向外傳播，同時防止外部干擾進入，保證設備在復雜電磁環境下正常工作

濾波電路設計

設計有效的濾波電路，針對不同類型干擾設置對應濾波器。如采用低通濾波器，濾除高頻噪聲，保留心電信號的有效低頻成分；采用高通濾波器，去除直流偏置和低頻干擾信號

對于共模干擾，使用共模電感，利用其對共模信號呈現高阻抗的特性，抑制共模電流，提高共模抑制比；對于差模干擾，采用電容和電感組成的LC濾波電路，根據干擾頻率調整電容和電感參數，達到最佳濾波效果

EMC設計策略

“疏”的策略，即疏通，通過減少其他方式的阻抗，減少進入敏感電路的影響電流,采用近接地保護，以地面平面為基本途徑，旁通影響電流，在電纜插座到參考地或E平面設置電容，縮短接地路徑，避開敏感區；還可采用保弱舍強，在抗擾性強的電路區域增加額外影響引流方式，減少受影響區域的影響

“堵”的策略，通過擴大敏感區域的影響路徑阻抗來減少影響電流；在影響電流引入根源的必由之路上，對敏感信號提升隔離措施，采用光耦、容耦或磁耦等隔離方式；在電源及其信號連接處增加共模電感、磁珠等，提高阻抗，阻擋干擾信號

“治”的策略，針對接線與臟地路徑重疊以及接線本身影響路徑的現象，在信號插口周圍增加合適電容，減少PCB信號接線和信號電纜在影響高頻段的電流；也可在電容后串聯電阻、電感或磁珠，根據實際干擾情況調整參數，解決電磁干擾問題

AC電源接口EMC及可靠性設計

AC 電源接口：用于連接外部220V交流輸入

DC電源接口EMC及可靠性設計

DC 電源接口：用于連接外部電源適配器（如 5V/12V 直流輸入），部分設備支持通過 USB 供電。

USB-2.0接口EMC及熱插拔可靠性設計

USB-2.0接口：

USB 2.0旨在提供更快的數據傳輸速度和更好的設備兼容性；并且在接口速度上實現了飛躍，將其從最初的最大12 Mbps提升至480 Mbps；這使得USB接口能夠滿足更多高帶寬設備的需求，如高速打印機、掃描儀、外部存儲設備和多媒體設備等。

I2C 通用I/O接口EMC及可靠性設計

I2C 接口：

I2C（Inter-Integrated Circuit）接口是一種常見的串行通信協議，廣泛用于連接低速到中等速度的傳感器、存儲器芯片、以及其他外圍設備。I2C接口由兩個主要的信號線組成：串行數據線（SDA）和串行時鐘線（SCL）。

RS-232 接口EMC及可靠性設計

RS232 接口: 是常用的串行通信接口之一， RS232適用于短距離設備互聯（如打印機、鼠標等），但需通過電平轉換芯片（如 MAX232 ）適配不同邏輯電平。

RS-485 接口EMC及可靠性設計

RS485 接口: RS-485 是一種串行通信標準，可以支持多個設備通過同一條串行總線進行通信；且適用于中長距離通信，具有較好的抗干擾能力和數據傳輸穩定性。

SPI 接口EMC及熱插拔可靠性設計

SPI 接口：高速串行通信接口，用于連接存儲芯片、顯示屏等