生物电测量仪器知识讲义(.ppt

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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

2、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。生理信号频率范围（HZ）心电0.01-250脑电0-150肌电0-10000眼电

3、/视网膜电0-50胃电0.05-20血流量0-30动脉血压0-100静脉血压0-50脉搏波0.1-50心音2-2000呼吸率0.1-10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，Ｈ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，Amax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，ALmax为全量程

4、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。①零点漂移：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②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③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，

5、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

6、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）：0.01～5mV0.05～100Hz脑电（EEG）：2～200μV0.1~100Hz肌电（EMG）：0.02～5mV5~2000Hz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

7、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（restingpotential）：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(例如从-70m