现代医学仪器与设备实验报告格式春季

现代医学仪器课程实验指导班级：姓名：学号：河北工业大学工程学院生物医学工程专业2012年春季实验项目一：心电测量功能模块实验一、实验的目的和任务： 1、了解并初步学会人体心电的测试功能模块的基本原理和设计方法。2、掌握QRS波群的测量方法。3、观察运动对心电的影响。4、计算公式心率= 60000 / (波形R2的X轴位置 - 波形R1的X轴位置) * 5.282) * 波形放大比率 -式 1.1Q-T间期= (波形T的X轴位置 - 波形QRS的X轴位置) * 5.282 /波形放大比率 -式 1.2P-R间期=(波形QRS的X轴位置 - 波形P的X轴位置) * 5.282 / 波形放大比率 -式 1.3QRS间期= (波形S的X轴位置 - 波形QRS的X轴位置) * 5.282 /波形放大比率 -式 1.4QTC系数= (波形T的X轴位置 - 波形QRS的X轴位置) * 5.282 / (波形R2的X轴位置 - 波形R1的X轴位置) -式 1.5 5、对保存的二进制文件读取数据的方法：（openfilename：文件名称，xdtData：数组）Open openfilename For Binary Access Read Write As #1 Get #1, 1, xdtData Close #1二、实验原理图1.1 心电测试电路原理图如图1.1所示，U19- U23组成一差分放大电路和信号切换电路，心电信号通过导联引入跟随器输入端，由于心电信号幅度小，为了减少干扰，在跟随器输入端对心电信号进行低通滤波，滤除信号中的高频部分。CD4052的功能是在不同的时刻控制不同的信号输出，U22配以阻容组成差分放大电路。在U23的输出端形成初步放大后的差动信号Vo, 该信号经过C47和R77高通滤波，再经过U24二阶低通滤波后和二次放大后，形成完整的心电采集信号XDVb,由RW6将其直流电位抬高2V左右输出，其目的是避免出现负信号，以适应模/数转换电路的需要。MAX295的作用是信号滤波。三、实验步骤图1.2 心电测试电路布局图1、测量“差分放大调整电位器”RW4的阻值，应为1.45K左右，调整方法，测量RW4两插孔间电阻，调整RW4，直至电阻达到目标值。如下图所示：图2 差分放大调整2、测量“二级放大调整电位器”RW5的阻值，应为15K左右，调整方法与RW4相同。如下图所示：图1.3 二级放大调整3、测量“基准调整电位器”RW6的阻值，1和2插孔之间的电阻应为4K左右。此电位器是为抬高直流电平所设置，当无输入信号时，电路输出直流电平应为1V-1.5V，若偏离此值，调整RW6。如下图所示：图1.4 基准调整4、将四节2号电池放入电池盒，电池盒引出线与心电测试模块下方的电池插座(J2)相连，测量电源电压值，其正电压应大于+4.5V，负电压值应小于-4.5V。否则说明电池电压不足，断开系统电源，更换电池。由于负电源是由正电源通过电路转换得到，故负电源的绝对值一般比正电源小0.5V左右，这是正常情况。5、为增强人体皮肤电信号，尤其是春、秋、冬季节，在测试前需要在导联金属部分涂擦生理盐水（或用5%的食盐兑水）或酒精，也可将盐水或酒精涂在导联所接触的皮肤表层。6、将有红色标志的夹子与导联相连接人体右手，绿色夹子与导联相连接右腿，黄色夹子与导联相连接左腿，白色夹子与导联相连接左手，此接法称为标准肢体导联，它是以两肢体间的电位差为所获取的体表心电信号，可以测三组心电信号。由程序控制模拟开关进行切换，三组信号分别是：VI=VL-VR ， VII=VF-VR， VIII=VF-VL（注：VL：左手,VR：右手,VF：左腿,RL:右腿）。7、用示波器观察XDVc,应观察到类似的如下波形:图1.5 标准心电波形上、下肢体导联应良好接触，人体仰卧或静坐，手臂放置平稳，不与导体桌面或其他物体接触。8、放大成形的心电信号需要将其直流电位抬高，一般2V左右，可通过调整RW6实现。9、不同的人体心电波形会出现差异, 这是正常现象。图2.63所示的P、Q、R、S、T各个波形组成的周期为理想波形周期，在很多情况下，波形可能会缺失某个波或某个波不明显。10、由于不同的人体生理电信号差异较大，所以放大倍数有时需要调整，调整放大倍数通过调整RW5和RW6实现。调整时先断开连接插线，调整完毕后再将插线连好。11、在做心电测试实验之前，了解一下心电测试实验的基本功能是有必要的。心电测试实验分为“单组电位差(导联)测试”和“三组电位差(导联)测试”。无论是“单组电位差(导联)测试”还是“三组电位差(导联)测试”，测试数据均可保存为文件，测试数据可反复调出显示。单组电位差(导联)测试数据可作横向和纵向放大，放大倍数最大为8倍，同时可在保存后的波形上人工选定波形的特征点，如“P波的起点”、“QRS波群的起点”、“S波的末点”、“T波的末点”，在所有特征点人工标定好后，可以计算出脉率、QT间期、QTC系数、PR间期、QRSD间期等参数值。12、心电测试实验（1） 单组电位差(导联)测试。测试者将有红色标志的夹子与导联相连接人体右手，绿色标志的夹子与导联相连接右腿，黄色标志的夹子与导联相连接左腿，白色标志的夹子与导联相连接左手。不要说话、动作，选择“单组电位差(导联)测试”。在实验箱USB指示灯亮的情况下，点击“测试” 按钮，这时测试者的心电波形显示在计算机的屏幕上（如图6），测试者在认为心电波形符合时，可点击“停止”按钮，同时可对测试的心电波形保存。此处插入测得心电图片图1.6 单组电位差(导联)波形（2）三组电位差(导联)测试。测试者将有红色标志的夹子与导联相连接人体右手，绿色标志的夹子与导联相连接右腿，黄色标志的夹子与导联相连接左腿，白色标志的夹子与导联相连接左手。不要说话、动作，选择“三组电位差(导联)测试”。在实验箱USB指示灯亮的情况下，点击“测试” 按钮，这时测试者的心电波形显示在计算机的屏幕上（如图7），测试者在认为心电波形符合时，可点击“停止”按钮，同时可对测试的心电波形保存。此处插入测得心电图片图1.7 三组电位差(导联)波形13、保存心电测试波形的方法：在测试结束后（即点击“停止”按钮后，波形显示不再变化），点击菜单“文件(&File)”下的子菜单“数据保存为xdt文件(&Save)”，心电测试的波形将保存为“*.xdt”格式的文件。点击菜单“文件(&File) ”下的子菜单“数据保存为txt文件(&Conserve)”，将测试的心电波形数据保存为文本文件。14、特征点人工标定方法如下： 在波形显示区域，在特征点确定的位置点击鼠标右键，标定出各特征点。在所有特征点标定好后，点击鼠标右键，选择“计算”，可得出脉率、QT间期、QTC系数、PR间期、QRSD间期参数值，显示如下：此处插入测得标记特征点后的计算结果图片15、实验完毕，拔除电池盒，卸下导联，除去所有连接插线。四、实验总结要求从实验原理，实验过程和实验心得上进行全面总结实验项目二 血压测量功能模块实验一、实验目的1、掌握血压测量功能模块和电子血压计的原理及实现方法。2、了解用于测量血压的压力传感器的特性。二、实验内容使用充气泵、放气阀、压力传感器、腕带等材料，经过充气和放气过程获得传感器输出的压力信号，通过对压力信号的识别与处理，计算出人体收缩压和舒张压，血压数据传到PC机上显示。三、实验原理图2.1 血压测量电路原理图 图2.2 波形图1、 血压传感器为压力传感器，测量范围：40 mmHg280mmHg，测量精度：静态压力3 mmHg。2、由U17/A构成的电路给传感器供电，传感器输出信号送到U17/B进行放大，RW2用于零点调整，U17/B的输出信号: XYVd=R53*(Vout+ - Vout-)/R51 + R53*VSR/ R51，它送到U17/C比较器的负端，其正端为一个积分信号，积分信号受程序发出的XY50Hz信号控制, 如图2.1所示。在每个周期的高电平期间Q8导通，积分电容C58放电，时间大约为2ms，在18 ms的低电平期间，积分电容充电波形如图2.2中的图2所示，当积分电容上的信号幅度超过传感器的输出信号时，比较器U17/C输出翻转(图2.2中的图3), 再经过Q9的反相, 最后输出一串频率为50Hz的占空比变化的波形给单片机(图2.2中的图4), 其高电平的宽度取决于U17/C的翻转时间，亦取决于压力传感器的输出信号幅度。 检测原理：开始充气加压到180mmHg ( 24Kpa )，然后放气，压力降低P（根据一次血压检测占用时间确定），保持采集一个以上脉跳的值，取其峰值P和当前压力值Pc。重复以上步骤直至压力降低到50mmHg以下。在峰值P中找出最大值Pmax，Pmax对应的压力值Pc就是平均动脉压Pm，然后根据经验公式Pi = Pmaxk计算出Pi，k为经验系数，k < 1，Pi对应的压力值即舒张压Pd，再由公式Ps3Pm / 2Pd / 4计算出收缩压Ps。3、计算机通过对XYOUT波形的识别、处理，得出压力值，依据一定的模型，计算出人体的收缩压、舒张压和心率。4、进气泵和放气阀分别由单片机发出的PWM和PUMP信号控制，通过三极管等器件构成的驱动电路驱动泵和阀动作。5、LP2951用于产生4.05V的基准电源，一方面作为部分电路的工作电源,另一方面通过精密电阻分压，获得VIR、VSR、VAR等几个不同的电压值，作为控制信号或参考信号。四、实验步骤血压测试电路(右上角为信号源电路)布局如下：图2.3 血压测试电路布局图1、测试系统工作电源4.05电压，若实际值偏离0.05V以上，应调整RW3，使其达到或接近4.05V。图 2.4 电源调整2、在压力传感器空载状态下,调节RW1,使得U17的1脚输出信号VIN+为1.50v，此为满度调整。调节RW2，使得U17的10脚电压为340mv，此为零点调整。 图2.5 满度与零度调整3、对压力传感器加压40Kpa, 调节RW2, 使得U17的10脚输出电压为1140mv ,卸压，即传感器空载, 调节RW2，使得U17的10脚输出电压为340mv。若没有条件加压可以不做。4、将袖带固定于腕关节部位。5、用示波器观察有关测试点其波形应与图2.2中的图1图4所示。6、分别测左手腕和右手腕的血压。7、在实验箱USB指示灯亮的情况下，先按主板左上方“血压测试”键，然后点击“血压实验”按钮进入血压测试，显示如下：图 2.6 血压测量待机图测试方法：测试者在血压手腕带正确固定好后，点击“测试” 按钮，血压测试开始，此