3、医疗物联网基础：生物信号采集与处理

医疗物联网基础：生物信号采集与处理

在医疗物联网领域，生物信号的采集与处理是至关重要的环节。它涉及到多种电极、放大器以及安全电路的应用，同时不同的生物信号也有各自独特的测量方法和挑战。

1. 电极类型

电极在生物信号采集过程中起着关键作用，常见的电极有以下几种：
- 微电极 ：尺寸小巧，能够穿过细胞膜进入细胞溶胶，用于记录细胞水平的响应和电活动。因其体积小且坚固，在神经生理学研究中应用广泛。不过，微电极存在源阻抗高和制造困难的问题。

2. 生物放大器

生物信号通常范围在 1μV 到 100mV 之间，并且伴随着高源阻抗、高水平的干扰和噪声。因此，需要生物放大器对这些信号进行放大，并使其与显示器、记录仪或转换器等设备兼容，同时拒绝叠加的噪声和干扰信号。
- 基本要求 ：
- 测量电路不应改变生物信号的来源。
- 测量的生物信号应不失真。
- 电路应能够区分生物信号和干扰。
- 电路应为患者提供隔离，避免不必要的电气危险。
- 电路应具备安全机制，保护自身免受除颤器和其他电外科设备输入端产生的高压影响。
- 信号组成 ：典型的生物信号包含五个部分：预期的生物信号、意外的生物信号、来自电源线的干扰信号、组织与电极界面产生的干扰信号以及噪声信号。
- 工作原理 ：生物放大器通常有三个输入电极，其中两个提供待测量的生物信号，第三个作为电路的参考点。所需的生物信号以差分形式出现在两个输入端子之间，称为差分信号。而线频率干扰、意外生