第二章生物电测量设备资料
229页1、郑驰超,第二章 生物电测量仪器,前言 生物医学信息测量仪器 2.1 生物电位的基础知识 2.2 生物医学电极 2.3 心电图机 2.4 脑电图机 2.5 肌电图机,生物信息测量仪器是医学仪器中重要的组成部分,它分为生物电信号测量仪器和非生物电信号测量仪器。,传感器,检测与处理系统,存储与显示系统,辅助系统,1 生物信息测量仪器构成,(1)传感器 被测对象、传感器或电极,(2)生物信息检测处理系统 放大、滤波、变换、运算等预处理方式,(3)生物信息的记录与显示系统 直接描记式记录器 半导体存储器/磁盘记录式 数字式显示器,直接描记式记录器/胶片式,半导体存储器/磁盘记录式,数字式显示器,(4)辅助系统 人机交互 刺激器 数据通信 信号源,1.2仪器的工作方式,直接和间接 实时和延时 间断和连续 模拟和数字,1.3医学仪器的特性与分类,1.3.1医学仪器主要技术指标 准确度 精密度 输入阻抗 灵敏度 频率响应 信噪比 零点漂移 共模抑制比,灵敏度 灵敏度是指仪器在稳态下输出量变化与输入量变化之比,可表示为:,S为灵敏度,A0 和Ai分别为输出量变化和输入量变化,1.3.1生物医学测量仪器的
2、主要技术指标,频率特性 频率特性是指仪器输出量和相位与输入正弦信号频率的关系。使仪器的输出幅度随频率的变化不超过规定值(如3dB)的输入信号频率范围称为响应频率,又称为通频带。部分常见生理信号的频率范围可参考表1-3。,部分常见生理信号的频率范围,精密度 精密度简称精度,用相同条件下重复测量间的最大偏差与仪器满量程之比表示,即,Ai、Aj分别为任意两次测量的结果值,为仪器的最大测量范围,准确度 准确度用仪器的实际测量结果值同真值(理想值)间的最大偏差与仪器满量程之比来表示,即,Ea为仪器的测量准确度, A max为实测值与真值间的最大偏差,H为仪器的满量程,非线性度 非线性度用实测值和与相应输入量成正比关系的理论值间最大偏差同满量程之比表示,即,EL为仪器的线性度, A Lmax为全量程内的实测值与理论值之间的最大偏差,H为全量程,仪器非线性度的示意图,漂移 漂移是指仪器的输出量随时间或外部环境变化而变化的程度,主要包括零点漂移、温度漂移和灵敏度温漂等指标。 零点漂移:用无输入信号和恒定环境条件下的仪器输出量在一定时间内的最大变化与满量程之比来表示,即,Dz为零点漂移,Azmax 为指
3、定时间内在输入量为零时输出量的最大变化,H为仪器的满量程,温度漂移:用无输入信号条件下仪器的输出量随环境温度的变化与仪器的满量之比来表示,即,DT为温度漂移,AT为环境温度变化T时引起的仪器输出量变化,灵敏度温漂:用一定环境温度变化范围内仪器灵敏度的最大相对变化量来表示,即,Ds为灵敏度温漂,Smax为一定温度变化范围内仪器灵敏度的最大变化,分辨力 分辨力是指仪器分辨出最小的信息变化的能力。按被测信息的性质和仪器用途的不同,仪器分辨力分为幅度分辨率、频率分辨率、时间分辨率和空间分辨力等指标。幅度分辨率一般用仪器最小可分辨的输出信号幅度或大小与仪器满量程之比来表示,即,R为幅度分辨率,又称为分辨率,Amin为仪器最小可分辨的输出信号幅值或大小,H为仪器的满量程。R愈小,仪器的幅度分辨率愈高,输入阻抗和输出阻抗 输入阻抗:指从一测量系统或线路环节的输入端测得的系统自身的阻抗,即,Zi为系统的输入阻抗,Vi和Ii分别为从系统输入端测得的输入电压和输入电流,输出阻抗:指从一测量系统或线路环节的输出端测得的系统自身的阻抗,即,Zo为系统的输出阻抗,Zh为输出端接入的负载阻抗,Vo和Vh分别为系统
4、输出端开路和接入负载阻抗Zh时的输出电压,第二章 生物电测量仪器,2.1 生物电位的基础知识 2.2 生物医学电极 2.3 心电图机 2.4 脑电图机 2.5 肌电图机,概述,对于能够通过电极提取的体表生物电信号,其测量仪器的结构基本相同,不同的只是因信号的频率和幅值不同,对电路的要求不同。 常见的生物电信号有: 心电(ECG):0.015mV 0.05100Hz 脑电(EEG): 2200V 0.1100Hz 肌电(EMG): 0.025mV 52000Hz,增益不同,滤波参数不同,通道数不同,传感器规格不同,2.1 生物电位的基础知识,静息电位 动作电位 生物电信号测量的生理学基础 人体电阻抗,静息电位,静息电位(resting potential):在静息状态下(即细胞未受刺激的情况下),细胞膜内外两侧的电位差。,其他概念,极化状态( polarization ):在生理学中,将静息状态下细胞膜跨膜电位内负外正的状态。超极化超极化( hyperpolarization):膜内负电位增大(例如从-70mv变为-90mv)。 去极化 (depolarization):膜内负电位减小(
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