心電図（ECG）を使用して、一定期間にわたる心臓の状態の反射をキャプチャします。外部電極を介して皮膚に接続され、収集のために電気信号に変換されます。心臓の外側に形成された各細胞膜には関連する電荷があり、各心拍で脱分極します。皮膚には小さな電気信号の形で現れます。これは、心電図で検出および拡大することができます。
早くも1900年には、ウィレム・アイントーヴェンが最初の実用的な心電図を発明しました。システムはかさばっていて、多くの人がそれを操作する必要があります。患者は、電解質を含む大きな電極に腕と脚を置く必要があります。今日のECG監視機器はコンパクトで持ち運びが簡単なため、患者は歩いているときにも持ち運ぶことができます。住宅使用のための12リードのECGをポケットに入れて運ぶことができます。
ECGの基本：
この記事の心電図の「リード」という用語は、2つの電極間の電圧の差を指します。これは、デバイスによって記録された差です。たとえば、「Lead_i」は左腕と右腕の電極間の電圧です。 lead_iとlead_iiの両方が肢のリードを指します。 V1-V6は胸部のリードを指します。 ECG追跡V1は、VC1電圧（胸電極の電圧）とLead_i、Lead_ii、およびLead_iiiの平均電圧の差です。標準の12リードECGシステムには、8つの実際の値と4つの派生値が含まれます。表1に、さまざまなリード電圧の簡単な説明（リアルおよび導出）を示します。
リード名の計算ノート
これは、ECGトレースに示されている本当のリードです。
表1：リード名とECG記録の場所。
典型的なECG波形を図1に示します。x軸は時間スケールを表します。ここでは、各グリッド（5 mm）が20ミリ秒に対応します。 y軸は、キャプチャされた信号の振幅を示しています。 Y軸の各除算（5 mm）は0.5 mVに対応します。 （10mm / mvおよび25mm / s）
図1：典型的なECG波形。
ECG機能：
ECGシステムの設計における最初のステップには、取得する必要がある信号の種類を理解することが含まれます。心電図信号には、高いバイアスとノイズに存在する低振幅電圧が含まれています。図2は、ECG信号の特性を示しています。電極によって生成されるハーフセル電圧のため、システムには高いオフセットがあります。 Ag / AgCl（塩化銀銀 - 塩化銀）は、心電図システムで最も一般的な電極であり、その最大オフセット電圧は+/- 300mVです。実際の予想される信号は、電極オフセットに重ね合わされた+/- 0.5mVです。さらに、システムは、電力線から50 / 60Hzのノイズを閉じて、共通モード信号を形成します。電力線ノイズの振幅は非常に大きく、フィルタリングする必要があります。
図2：取得するECG信号の特性。
ECGの買収
アナログフロントエンド処理は、ノイズと目的の信号を区別する必要があるため、ECGシステムの重要な部分です（振幅は小さい）。アナログフロントエンド処理回路には、通常モードで信号を減らすための測定アンプが含まれています。測定アンプは+/- 5Vで動作し、通常、入力電圧範囲を増やすために使用されます。この測定アンプは、皮膚のインピーダンスが非常に大きくなる可能性があるため、高い入力インピーダンスを持つ必要があります。心電図デバイスの信号処理には、OP AMPが必要です。 ECG取得システムの信号チェーンには、測定値、フィルター（OP AMPで実装できます）、およびADCが含まれます。