医疗穿戴 PCB：生物信号采集的抗干扰与精度保障

医疗穿戴设备的重要价值是精确采集生物信号，比如心电信号只 0.05-5mV，血氧信号波动幅度不足 1%，一旦受干扰，数据误差可能导致误诊。而 PCB 作为信号传输的桥梁，设计是否合理直接决定抗干扰能力与采集精度。对 PCB 行业人员来说，要重点突破接地、屏蔽、线路、运动适配”四大设计难点，才能守住医疗数据的准确性底线。

医疗穿戴设备的生物信号极易被共地干扰影响，比如设备同时连接人体和充电线，市电的50Hz干扰会通过接地回路窜入信号线路，让心电波形出现杂波。PCB 的接地设计要跳出普通穿戴的单点接地思维，改用浮地 + 分区接地方案。具体做法是：将 PCB 的信号接地与电源接地完全分开，形成 双接地系统，两者只在蕞后通过一个 100Ω 的限流电阻连接，避免电源干扰窜入信号端；同时在生物信号采集区做浮地设计，不直接连接设备外壳或市电接地，让信号回路单独于外部接地系统。

医疗场景的干扰源复杂，医院的 MRI 设备、家用的微波炉、设备自身的蓝牙模块，都会产生电磁辐射，干扰生物信号。PCB 需要通过屏蔽设计构建防护屏障，重点做两件事：一是 内部屏蔽，在 PCB 上用 1-2mm 宽的接地铜箔，把生物信号线路围成屏蔽框，铜箔每隔 3mm打一个接地过孔，连接到内层接地层，形成 电磁隔离带，阻断 MCU、蓝牙芯片等内部元件的干扰；二是外部屏蔽，对关键信号元件，在 PCB 上预留屏蔽罩焊接位，选用 0.15mm 厚的铍铜屏蔽罩，罩内涂导电胶，确保屏蔽罩与接地铜箔紧密接触，不漏电磁缝隙。

生物信号本身微弱，在 PCB 线路中传输时，任何损耗都会导致精度下降，比如心电信号经过 50mm 长的普通线路，衰减可能达 20%，蕞终采集到的数据会严重失真。PCB 线路设计要遵循短、直、低损耗原则：首先是短路径布线，将生物传感器与信号放大芯片的距离控制在 15mm 以内，避免线路过长导致衰减，比如某动态血压仪的 PCB，把压力传感器和放大芯片间距从 30mm 缩到 12mm，信号衰减从 18% 降到 5%；其次是低损耗基材选择，生物信号线路要用介损 Df≤0.008 的基材，比普通 FR-4的信号损耗减少一半；同时线路要做阻抗匹配，比如心电线路的阻抗严格控制在 1kΩ±5%，避免阻抗突变导致信号反射。

医疗穿戴设备多在人体运动时使用，人体活动会让PCB弯曲、振动，导致线路电阻变化，进而干扰生物信号，比如柔性 PCB 弯曲时，线路电阻可能从 100Ω 升到 120Ω，让血压检测出现 10mmHg 的误差。PCB 设计要做好 动态适配：一是在弯曲区域采用网格布线，用 0.1mm 细线路织成网状，比单条粗线路的抗弯曲能力强 3 倍，弯曲 1 万次后电阻变化率≤2%；二是将生物信号元件避开弯曲半径小于 8mm 的区域，放在 PCB 的平整段，避免元件振动影响信号采集。

现在医疗穿戴开始向多参数集成发展，PCB 上的信号线路更多，干扰源更复杂。行业正在探索埋嵌式屏蔽、自适应阻抗调节等新技术。只有持续突破抗干扰与精度保障技术，才能跟上医疗穿戴设备的升级步伐。