2、医疗物联网基础：数据采集、医疗设备、仪器与测量

医疗物联网基础：数据采集、医疗设备、仪器与测量

1. 引言

人体能够因各种生理活动产生电信号，这些信号可凭借人体作为容积导体在全身传播。这些电信号主要源于细胞膜电位的反转，根据其来源，主要有心电图（ECG）、肌电图（EMG）、脑电图（EEG）和眼电图（EOG）。这些生物电信号的产生和传播控制着人体的多个过程，因此需要深入研究主要生物电信号的起源和特征。

大多数生物电信号通常幅值较低，不经过放大很难显示出来，因此需要高噪声消除放大器来确保低幅值信号的高精度。除了一般的噪声消除考虑外，每种生物信号还需要特定的滤波，因为它们会受到不同类型的伪影影响。此外，放大器需要与隔离电路、模数（A - D）转换器、调理和显示设备等配合使用。

同时，人工智能和数据分析的兴起、全球人口老龄化以及医疗设备连接潜力的增加，即物联网（IoT），为生物医学工程师创造了一个重要的机会，以便为相关患者跟踪和分配合适且及时的资源。

2. 生物信号

细胞是人体最小的单位，不同类型的细胞在解剖学和生理学上有所不同，执行着不同的任务。执行相似任务的细胞组成组织，所有细胞的共同点是它们在细胞膜上维持着电位差。一些特殊细胞，如神经细胞、肌肉细胞和腺细胞是可兴奋的，当受到刺激时，这些细胞内部产生的电化学刺激会沿着细胞膜传导，这些电活动被称为生物信号或生物电信号。

2.1 细胞膜与生物信号的起源

人体细胞被一层约 7.5 - 10.0 纳米厚的半透膜包围。细胞膜是磷脂双分子层的镶嵌结构，在流体基质中有 50 多种不同的嵌入蛋白质。尽管脂质构成了膜的基础，但蛋白质控制着膜的大部分功能。细胞膜是一个动态结构，由疏水相互作用结合在一起。它对非极性分