第三章BL420生物机能实验系统ppt课件.ppt

第三章第三章 BL-420 BL-420生物信号采集系生物信号采集系统统 什么是生物信号？什么是生物信号？ 生物体在生命活动中产生的信号生物体在生命活动中产生的信号 生物电信号生物电信号(心电、肌电、脑电心电、肌电、脑电) 非生物电信号非生物电信号(体温、血压、呼吸等体温、血压、呼吸等)一、什么是生物信号采集处置系统一、什么是生物信号采集处置系统 生物信号采集处置系统是研讨生生物信号采集处置系统是研讨生物机能活动的主要设备和手段之一物机能活动的主要设备和手段之一 传统的生物信号采集与处置系统是由功能不同传统的生物信号采集与处置系统是由功能不同的电子仪器及手工丈量工具组合而成，如：由的电子仪器及手工丈量工具组合而成，如：由前置放大器，示波器，记录仪，分割规，尺，前置放大器，示波器，记录仪，分割规，尺，计算器等构成计算器等构成近年计算机工业的飞速开展，特别是微型计算近年计算机工业的飞速开展，特别是微型计算机的广泛运用，以及计算机生物信号采集与处机的广泛运用，以及计算机生物信号采集与处置软件的开发，使得经过放大的生物电信号输置软件的开发，使得经过放大的生物电信号输入计算机进展察看、丈量、处置和储存成为能入计算机进展察看、丈量、处置和储存成为能够，而且更为方便、准确。

因此，生物信号采够，而且更为方便、准确因此，生物信号采集与处置系统逐渐变为以计算机和相应软件为集与处置系统逐渐变为以计算机和相应软件为采集处置中心的数字化系统采集处置中心的数字化系统 数字化生物信号采集与处置系统与传统数字化生物信号采集与处置系统与传统的生物信号采集系统相比，生物信号的的生物信号采集系统相比，生物信号的记录和分析的准确性、实时性、可靠性记录和分析的准确性、实时性、可靠性有了很大的提高而且更多的参数可以有了很大的提高而且更多的参数可以灵敏设置，并随时方便的改动，使采集灵敏设置，并随时方便的改动，使采集的数据可以共享和进展复杂的多维处置，的数据可以共享和进展复杂的多维处置，从而大大提高了系统的性能和实验质量，从而大大提高了系统的性能和实验质量，简化了实验过程简化了实验过程  BL-420 BL-420生物机能实验系统是配置在微机上生物机能实验系统是配置在微机上的的4 4通道生物信号采集、放大、显示、记录与通道生物信号采集、放大、显示、记录与处置系统处置系统 TM_WAVE TM_WAVE生物信号采集与分析软件可同生物信号采集与分析软件可同时显示时显示4 4通道从生物体内或离体器官中探测到通道从生物体内或离体器官中探测到的生物信号的波形，并可对实验数据进展存贮、的生物信号的波形，并可对实验数据进展存贮、分析及打印，从而对生物肌体在不同的生理或分析及打印，从而对生物肌体在不同的生理或药理实验条件下所发生的机能变化加以记录与药理实验条件下所发生的机能变化加以记录与分析。

分析 经经过过该该系系统统我我们们可可以以察察看看到到各各种种生生物物机机体体内内或或离离体体器器官官中中探探测测到到的的生生物物信信号号的的波波形形，，从从而而对对机机体体在在不不同同条条件件下下发发生生的的机机能能变变化化进进展展记记录录和分析二、二、BL-420BL-420生物信号采集处置系统的组成生物信号采集处置系统的组成〔〔1 1〕微机〕微机〔〔2 2〕〕BL-420BL-420系统硬件系统硬件〔〔3 3〕〕TM_WAVETM_WAVE生物信号采集与分析软件生物信号采集与分析软件 其它实验附件那么可根据实验需求其它实验附件那么可根据实验需求进展配置，比如，血压换能器、张力换能进展配置，比如，血压换能器、张力换能器，呼吸换能器，各种引导电极及刺激电器，呼吸换能器，各种引导电极及刺激电极等BL-420BL-420系统硬件系统硬件三、三、BL-420BL-420系统原理系统原理BL-420生物机能实验系统原理图生物机能实验系统原理图 1 1、放大信号、放大信号 首先将原始的生物机能信号，首先将原始的生物机能信号，包括生物电信号和经过传感器引入包括生物电信号和经过传感器引入的生物非电信号进展放大。

的生物非电信号进展放大 有些生物电信号非常微弱，有些生物电信号非常微弱，比如减压神经放电，其信号为微伏比如减压神经放电，其信号为微伏级信号，假设不进展信号的前置放级信号，假设不进展信号的前置放大，根本无法察看大，根本无法察看p 增益增益 p 增增益益〔〔G G〕〕是是指指生生物物信信号号采采集集系系统统的的放放大大倍倍数数，，BL-420BL-420生生物物信信号号采采集集系系统统的的放放大大倍倍数数为为2-52-5万万倍倍放放大大倍倍数数的的大大小小应应根根据据实实验验的的灵灵敏敏度来选择度来选择2 2、滤波、滤波 由于在生物信号中夹杂有众多声、由于在生物信号中夹杂有众多声、光、电等干扰信号，比如电网的光、电等干扰信号，比如电网的50Hz50Hz信号，这些干扰信号的幅度往信号，这些干扰信号的幅度往往比生物电信号本身的强度还要大，往比生物电信号本身的强度还要大，假设不将这些干扰信号滤除掉，那假设不将这些干扰信号滤除掉，那么能够会由于过大的干扰信号致使么能够会由于过大的干扰信号致使有用的生物机能信号本身无法察看。

有用的生物机能信号本身无法察看p时间常数时间常数 p 时时间间常常数数(T)(T)是是决决议议放放大大器器低低端端频频率率的的主主要要目目的的，，它它的的作作用用是是衰衰减减生生物物信信号号中中的的低低频频信信号号，，允允许许高高频频信信号号经经过过例例如如，，当当我我们们选选择择0.010.01秒秒的的时时间间常常数数时时，，将将衰衰减减0.10.1秒秒的的低低频频信信号号，，只只允允许许0.010.01秒以上的高频信号经过秒以上的高频信号经过p 普普通通丈丈量量快快速速交交变变信信号号时时选选择择较较小小的的时时间间常常数数，，丈丈量量慢慢速速交交变变信信号号时时选选择较大的时间常数择较大的时间常数p高频滤波高频滤波p 高高频频滤滤波波(F)(F)的的作作用用是是将将所所检检测测的的生生物物电电信信号号中中不不需需求求的的高高频频成成份份或或噪噪声声滤滤掉掉，，这这样样可可使使所所测测信信号号的的主主要要频频率率成成份份被被放放大大例例如如，，当当我我们们选选择择1KHz1KHz的的高高频频滤滤波波时时，，将将衰衰减减掉掉1kHz1kHz以以上上的的生生物物信信号号，，只只让让1kHz1kHz以以下下的的生生物物信信号号经经过过。

所以，高频滤波又称为低通滤波所以，高频滤波又称为低通滤波G G：即增益，指生物信号采集系统的放大倍数即增益，指生物信号采集系统的放大倍数T T：：即即时时间间常常数数，，决决议议放放大大器器低低端端频频率率的的主主要要目目的的，，它它的的作作用用是是衰衰减减生生物物信信号号中中的的低低频频信信号号，，让让高频信号经过〔高通滤波〕高频信号经过〔高通滤波〕 F F：：即即高高频频滤滤波波，，作作用用是是将将所所检检测测的的生生物物电电信信号号中中不不需需求求的的高高频频成成份份或或噪噪声声滤滤掉掉，，这这样样可可使使所所测测信信号的主要频率成份可以得到放大〔低通滤波〕号的主要频率成份可以得到放大〔低通滤波〕  3 3、模数转换、模数转换 对处置的信号经过模数转换进展数对处置的信号经过模数转换进展数字化，并将数字化后的生物机能信号传字化，并将数字化后的生物机能信号传输到计算机内部，计算机那么经过公用输到计算机内部，计算机那么经过公用的生物机能实验系统软件接纳从生物信的生物机能实验系统软件接纳从生物信号放大、采集系统传入的数字信号号放大、采集系统传入的数字信号。

 4 4、分析处置、分析处置 对这些收到的信号进展实时处置，对这些收到的信号进展实时处置，包括波形显示、存贮、处置和分析，比包括波形显示、存贮、处置和分析，比如平滑滤波，微积分、频谱分析等如平滑滤波，微积分、频谱分析等BL-420生物机能实验系统原理图生物机能实验系统原理图 四、四、BL-420BL-420系统操作系统操作 〔一〕〔一〕BL-420BL-420系统硬件运用系统硬件运用 BL-420 BL-420系统前面板如以下图所示，系统前面板如以下图所示，一切的外界生物信号均经过前面板上的一切的外界生物信号均经过前面板上的输入通道引入系统，而刺激和监听输出输入通道引入系统，而刺激和监听输出也在面板上也在面板上BL-420FBL-420F系统前面板系统前面板 1 1、、CH1CH1、、CH2CH2、、CH3CH3、、CH4CH4：：5 5芯芯生生物物信信号号输输入入接接口口〔〔衔衔接接引引导导电电极极、、压压力力传传感感器器、、张张力力传传感器等〕感器等〕2 2、、全全导导联联心心电电输输入入口口(ECG):(ECG):用用于于输输入入全全导导联心电信号〔联心电信号〔1515芯芯D D型插头〕型插头〕3 3、、记记滴滴/ /触触发发输输入入：：2 2芯芯外外触触发发输输入入接接口口, ,触触发发输输入入接接口口用用于于在在刺刺激激触触发发方方式式下下，，外外部部触触发器经过这个输入口触发系统采样发器经过这个输入口触发系统采样4 4、、刺刺激激输输出出：：3 3芯芯刺刺激激输输出出接接口口〔〔用用方方波波标标识标注〕识标注〕5 5、、监监听听输输出出：：2 2芯芯监监听听输输出出口口〔〔用用喇喇叭叭标标识识标注〕标注〕〔二〕软件系统操作〔二〕软件系统操作 P10-19如何运用该系统记录实验结果？如何运用该系统记录实验结果？ 1.BL-420 1.BL-420系系统统启启动动 双双击击WindowsWindows操作系操作系统统桌面上桌面上BL-420BL-420系系统统的启的启动图标进动图标进入入TM_WAVETM_WAVE软软件主界面。

件主界面  启动图标启动图标 TM_WAVETM_WAVE生物信号采集与分析软件主界面生物信号采集与分析软件主界面 通道选择通道选择 标题条标题条 左右视分隔条左右视分隔条 菜单条菜单条工具条工具条 刺激刺激 实验标志编辑实验标志编辑 分时复用区切换按钮分时复用区切换按钮 Mark标志标志区区形状条形状条 数据滚动条及反演按钮区数据滚动条及反演按钮区分时复用区分时复用区称号称号功能功能备注备注菜单条菜单条显显示示一一切切的的顶顶层层菜菜单单项项，，您您可可以以选选择择其其中中的某一菜单项以弹出其子菜单的某一菜单项以弹出其子菜单菜单条中一共有8个顶层菜单项工具条工具条一些最常用命令的图形表示集合，它们使常用命令的运用变得方便与直观共有22个工具条命令特殊实验标志编辑用于编辑特殊实验标志，选择特殊实验标志，然后将选择的特殊实验标志添加到波形曲线旁边包括特殊标志选择列表和翻开特殊标志编辑对话框按钮标尺调理区选择标尺单位及调理标尺基线位置 分时复用区包含硬件参数调理区、显示参数调理区、通用信息区、公用信息区和刺激参数调理区五个分时复用区域这这些些区区域域占占据据屏屏幕幕右右边一样的区域边一样的区域Mark标志区用于存放Mark标志和选择Mark标志Mark标标志志在在光光标标丈丈量量时运用时运用时间显示窗口显示记录数据的时间显示记录数据的时间在数据记录和反演时显示数数据据滚滚动动条条及及反演按钮区反演按钮区用于实时实验和反演时快速数据查找和定位，可同时调理四个通道的扫描速度。

 2 2、设置实验、设置实验(1) (1) 设设置菜置菜单单 鼠鼠标标单单击击顶顶级级菜菜单单条条上上的的““设设置置〞〞菜菜单项时单项时，，““设设置〞下拉式菜置〞下拉式菜单单将被将被弹弹出实验人员实验人员实验相关数据实验相关数据 〔〔2 2〕〕设置置输入信号入信号类型型 从从TM_WAVETM_WAVE软件的件的““输入信号〞菜入信号〞菜单中中为需需求采求采样与与显示的通道示的通道设定相定相应的信号种的信号种类BL-420BL-420输入信号下拉式菜单输入信号下拉式菜单 2 2、开场实验、开场实验•在工具条中在工具条中选择““开开场〞命令按〞命令按钮•  压力换能器——选择“压力〞信号张力换能器——选择“张力〞信号心电导线——选择“心电〞信号3. 实验记录过程中的相关操作实验记录过程中的相关操作 暂停暂停/ /停顿实验停顿实验 添加实验标志添加实验标志 暂暂停停停停顿实验顿实验 暂暂停停实验实验 在在实时实验过实时实验过程中，假程中，假设设需求需求暂暂停一停一下波形察看与下波形察看与记录记录，，为为了减少了减少记录记录的无的无效数据占据磁效数据占据磁盘盘空空间间，可以，可以暂暂停停实验实验，，选择选择工具条上的工具条上的““暂暂停〞命令按停〞命令按钮钮 。

停停顿实验顿实验 完成一次完成一次实验实验之后，可以之后，可以选择选择工具条工具条上的上的““停停顿顿〞命令按〞命令按钮钮 添加文字标志添加文字标志 特殊实验标志选择区位于屏幕右特殊实验标志选择区位于屏幕右下方〔〔1 1〕特殊实验标志选择列表〕特殊实验标志选择列表 在实验过程中，我们可以选择实验标志在实验过程中，我们可以选择实验标志编辑组合框中的实验标志添加到实验波形编辑组合框中的实验标志添加到实验波形的相应位置处作为实验条件标注点的相应位置处作为实验条件标注点 方法是：从实验标志组合框中选择实验方法是：从实验标志组合框中选择实验标志，在需求添加标志的波形处单击鼠标标志，在需求添加标志的波形处单击鼠标左键标注注实验标志志 〔〔2 2〕翻开〕翻开实验标志志编辑对话框框 可以可以经过实验标志志编辑对话框按框按钮选择一一组系系统预先先设定好的定好的标志志组，也可以在，也可以在实验标志志编辑组合框中直接合框中直接输入恣意的文字入恣意的文字标志，按志，按“Enter“Enter〞〞键确确认。

 4 4、、实验终实验终了的操作了的操作 停停顿顿 保管保管 完成完成““停停顿顿〞命令之后，〞命令之后，TM_WAVETM_WAVE软软件将提示，件将提示，为实验为实验得到的得到的记录记录数据文件取一个名字以便于保数据文件取一个名字以便于保管和以后管和以后查查找，然后找，然后终终了本次了本次实验实验如何将记录的生物信号作为实验结果打印如何将记录的生物信号作为实验结果打印输出？输出？ 查找并翻开文件查找并翻开文件 截取波形图像截取波形图像 1. 1.翻开存翻开存贮贮的数据文件的数据文件 从工具条上从工具条上选择选择““翻开〞命令翻开〞命令按按钮钮 ，然后在，然后在““翻开〞翻开〞对话对话框中框中选选择择需求翻开的文件名字，按需求翻开的文件名字，按““确定确定〞按〞按钮钮翻开一个已翻开一个已记录记录数据文件数据文件然后我然后我们们可以可以对对翻开的数据文件翻开的数据文件进进展丈量、分析等操作，最后打印出展丈量、分析等操作，最后打印出实验报实验报告。

告翻开对话框翻开对话框 2. 2. 打印实验结果打印实验结果 图形剪辑图形剪辑 图图形形剪剪辑辑命命令令具具有有将将通通道道显显示示窗窗口口中中选选择择所所需需的的实实验验结结果果，，如如一一段段波波形形连连同同从从这这段段波波形形中中测测出出的的数数据据，，粘粘贴贴到到BL-BL-420420软软件件的的剪剪辑辑窗窗口口中中的的功功能能详详细细操操作作步骤如下：步骤如下：图形剪辑显示窗口图形剪辑显示窗口 图形剪辑显示窗口图形剪辑显示窗口 (1) (1) 在在实实验验过过程程中中，，按按下下““暂暂停停〞〞按按钮钮使使实实验验处处于于暂暂停形状，此停形状，此时时，按下工具条上的，按下工具条上的图图形剪形剪辑辑按按钮钮 使系使系统处统处于于图图形剪形剪辑辑形状；形状；(2) (2) 选选择择一一段段感感兴兴趣趣的的波波形形区区域域，，可可只只选选择择一一个个通通道的道的图图形或同形或同时选择时选择多个通道的多个通道的图图形；形；(3) (3) 区区域域选选择择后后，，图图形形剪剪辑辑窗窗口口出出现现，，所所选选择择的的图图形将自形将自动动被粘被粘贴贴到到图图形剪形剪辑辑窗口中。

窗口中4) (4) 选择图选择图形剪形剪辑辑窗口右窗口右边边工具条上的退出按工具条上的退出按钮钮 退退出出图图形形剪剪辑辑窗窗口口；；此此时时继继续续剪剪辑辑其其他他波波段段，，反反复复〔 〔2 2〕 〕－－〔 〔3 3〕 〕步步骤骤将剪将剪辑图辑图形存形存盘盘或打印或打印 实实验验时时，，一一组组实实验验通通常常为为多多名名学学生生协协作作完完成成，，每每位位同同窗窗均均需需求求一一份份实实验验报报告告，，这这样样可可以以有有效效的的节节约约打打印印纸纸4“4张张/ /组组〞〞参参数数只只需需在在打打印印比比例例为为50%50%时时有有效效，，设设置置这这个个参参数数，，将将在在一一张张打打印印纸纸上上打打印印出出4 4幅一幅一样样的的图图形分时复用区分时复用区 在在TM_WAVETM_WAVE软件主界面右边包含软件主界面右边包含有一个分时复用区，它使我们实现有一个分时复用区，它使我们实现了窗口空间的分时复用，节约了屏了窗口空间的分时复用，节约了屏幕显示资源幕显示资源通道选择通道选择 标题条标题条 左右视分隔条左右视分隔条 菜单条菜单条工具条工具条 刺激刺激 实验标志编辑实验标志编辑 分时复用区切换按钮分时复用区切换按钮 Mark标志标志区区形状条形状条 数据滚动条及反演按钮区数据滚动条及反演按钮区分时复用区分时复用区控制参数调理区控制参数调理区显示参数调理区显示参数调理区通用信息显示区通用信息显示区刺激参数调理区刺激参数调理区公用信息显示区公用信息显示区该区域内包含有五个不同的分时复用区域，该区域内包含有五个不同的分时复用区域，它们分别是：它们分别是：控制参数调理区控制参数调理区 、、显示参数调理区显示参数调理区 、、通用信息显示区通用信息显示区 、、公用信息显示区、公用信息显示区、刺激参数调理区刺激参数调理区 。

经过分时复用区顶的切换按钮进展切换经过分时复用区顶的切换按钮进展切换控制参数调理区控制参数调理区 控制参数调理区是控制参数调理区是TM_WAVETM_WAVE软件用来设置软件用来设置BL-420BL-420系统的硬件参系统的硬件参数以及调理扫描速度的区域，非常数以及调理扫描速度的区域，非常重要，对应于每一个通道有一个控重要，对应于每一个通道有一个控制参数调理区制参数调理区通道号通道号 增益调理旋钮增益调理旋钮 时间常数调理旋钮时间常数调理旋钮 滤波调理旋钮滤波调理旋钮 通道信息显示通道信息显示 扫描速度调理扫描速度调理 软放大按钮软放大按钮 全导联心电选择按钮全导联心电选择按钮 50Hz滤波滤波 典型实验结果典型实验结果减压神经放电及其频率直方图减压神经放电及其频率直方图 人体全导联心电图人体全导联心电图家兔左室内压及其微分图家兔左室内压及其微分图 犬心律失常犬心律失常 犬心肌缺血犬心肌缺血 大鼠海马基底核团自发放电大鼠海马基底核团自发放电 人体脑电图及其频谱分析人体脑电图及其频谱分析 。