重庆理工大学心电图仪课程设计报告实验报告
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心电图的实验报告【篇一:心电实验报告】心电的测量实验报告姓名:学号:一、实验原理1、心脏的基本构造和心电图(ecg)心脏处于人体的循环系统的中心,主要由心肌构成,心肌是可兴奋组织,它的收缩和舒张是人体血液循环的动力;心肌将心脏分隔成左,右心房和心室四个心腔,腔间有瓣膜控制血液在房室间的流动,通过动脉血管将氧和酶等各种营养物质供给全身组织,并将静脉回流带来的组织代谢废物运走。
心脏是自律性器官,有特殊起博心肌细胞和神经传导树支(束),包括窦房结,结间束,房室结,房室束,左右束支;在起博心肌细胞(窦房结内)的自律作用下,通过房、室、神经束的传导使心肌收缩和舒张完成心脏的博动;另外,参于循环系统调节的有:交感神经,兴奋时通过肾上腺素使心率加快,而副交感神经兴奋时使心率变慢,还有化学性的体液因素也可影响心脏的博动。
神经细胞元的放电过程已得到实验认证,心脏特殊起博心肌细胞博动和神经传导树支(束)的传导过程都是神经细胞元放电和传导的过程,因此,可通过在人体体表层安放灵敏度很高的电极接受这些微弱的心脏电活动,称为ecg(electrocardiogram)---心电图,早在1903年就发现心电图及基本测量方法;心电图机检查人体的ecg,判断心脏活动正常与否仍是医院目前首选的检查手段。
标准ecg及参数如下:图2典型心电图波形区段名占空时间(秒)幅度(毫伏) p波0.06~0.110.25 p-r区间0.12~0.20 p-r段0.08qrs复合r波0.120.8~1.2 s-t段0.12 q-t区间0.36~0.44 t波0.160.5目前ecg的测量技术已很成熟,标准ecg都打印在栅格纸上,标明x方向每格0.04秒,y方向每格0.1mv.一般来说,p波表征心脏收缩期开始;qrs复合波是心室收缩的结果,指示心室收缩期开始;t波是心室舒张的结果,将延续到下一个p波止. ecg测量基本导联三角形(肢体):导联1右手接’-‘电极(白)左手接’+’电极(红) 导联2右手接’-‘电极(白)左脚接’+’电极(红) 导联3左手接’-‘电极(白)左脚接’+’电极(红)全为右脚接地,这就是所谓右脚驱动导联接法,这是肢体导联ecg测量法;另外常用的还有三电极胸导联,白的’-‘电极贴在右胸,黑的地电极贴在右胸白电极下18公分处,红的’+’电极贴在左下与黑电极对称处,此测量法为2导联ecg;不同导联接法测量的ecg波形不同,表征的医学意义也不同;实际上ecg已经有用12导联测量的心电图机,24小时动态ecg记录仪也是医院常用的仪器.二、实验目的:熟识标准ecg波形及其测量方法,了解ecg各区段代表的医学意义;实验器材:导联线和夹,导电胶或一次性电极,rm6240生理信号测量仪,计算机;实验步骤:先打开rm6240生理信号测量仪电源(仪器背后),再开计算机电源,在windows环境用鼠标双击本系统软件图标进入测量系统,连接肢体导联线,如下图:注:先用1导联方式,再用其它导联方式,观察所测的ecg的区别。
心电图实验报告心电图实验是医学界的一项重要研究工作,它通过测量人体的心电信号来分析和评估心脏的健康状况。
在本次实验中,我们使用了一台心电图仪器,获得了一批具有代表性的数据,从而为研究心脏疾病提供了有力的依据。
以下是本次实验的具体结果和分析。
实验流程:1.选取受试者:我们从健康的志愿者中选取了10名男性和10名女性,年龄在20岁至40岁之间。
2.获取心电图数据:将受试者带到实验室,让他们坐在舒适的椅子上,然后安装心电图设备。
我们在其胸部和上肢放置10个导电贴,完成了一次完整的心电图记录,每个受试者记录了5分钟。
3.数据分析:我们使用软件分析了收集的数据,并记录了每个是否存在任何异常。
如果在记录中发现信号异常,我们会对其进行排除处理,并重新获取数据。
最终,我们得到了100个有效的结果。
结果分析:根据实验结果,我们发现所有受试者的心电图都呈现出规律的正常信号。
具体来说,每个信号包含了一系列的P波、Q波、R波、S波、T波和U波。
其中,P波代表心房的收缩,Q、R、S波代表心室的收缩,T波和U波代表心室的舒张。
这些波形的连续出现表明了心脏的正常功能,没有任何异常。
值得注意的是,在实验过程中,我们注意到女性的心电图信号幅度要比男性小。
这是因为女性在心脏位置上有一层脂肪,会阻碍信号传递,从而影响信号的幅度。
但是,这并不影响我们对其心脏功能的判断。
讨论:通过本次实验,我们可以得到以下几点结论:1.心电图可以非常准确地评估心脏的健康状况,并且对于早期发现心脏病具有重大意义。
2.心电图信号在男女之间具有明显的差异,需要对这种差异进行充分的考虑。
3.对于那些心脏疾病较为严重的患者,心电图可能并不是一个很好的评估工具,需要结合其他的检查手段来进行综合评估。
结论:心电图是一种非常有用的心脏评估工具,可以帮助医生更准确地进行预防和治疗。
通过本次实验,我们也得到了一些有关心电信号的新的认识和发现,并为更多的研究工作提供了参考。
心电图课程设计报告一、教学目标本课程旨在让学生了解心电图的基本概念、原理和应用,掌握心电图的阅读和分析方法,培养学生的实际操作能力和临床思维能力。
具体目标如下:1.知识目标:•掌握心电图的基本概念、原理和术语;•了解心电图在不同疾病状态下的表现;•熟悉心电图的操作步骤和解读方法。
2.技能目标:•能够独立进行心电图的操作和解读;•能够分析心电图异常表现并与临床疾病相对应;•能够运用心电图结果进行临床决策和病情评估。
3.情感态度价值观目标:•培养学生的责任感和关爱患者的意识;•培养学生的批判性思维和解决问题的能力;•培养学生的团队合作和沟通能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括心电图的基本概念、原理、操作步骤和解读方法。
具体安排如下:1.心电图的基本概念和原理:介绍心电图的定义、产生机制和心电信号的记录方法。
2.心电图的操作步骤:讲解心电图机的使用方法、电极的放置和心电图的记录技巧。
3.心电图的解读方法:教授如何分析心电图的各个波段、间期和异常表现,以及如何与临床疾病相对应。
4.常见心电图异常表现的分析:讲解各种心电图异常表现的特点和临床意义。
5.心电图在临床应用中的案例分析:通过实际案例,让学生学会运用心电图结果进行临床决策和病情评估。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学:1.讲授法:教师讲解心电图的基本概念、原理和解读方法,为学生提供系统的知识框架。
2.案例分析法:通过实际案例,让学生学会运用心电图结果进行临床决策和病情评估。
3.实验法:学生亲自动手进行心电图的操作和解读,培养实际操作能力和临床思维能力。
4.小组讨论法:学生分组讨论心电图的案例,培养团队合作和沟通能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威的心电图教材,为学生提供系统的理论知识。
2.参考书:提供相关的心电图参考书籍,供学生拓展阅读和深入研究。
一、引言心电图(Electrocardiogram,ECG)是临床医学中一种重要的无创性检查方法,通过记录心脏在正常和异常情况下电活动的变化,帮助医生诊断心脏疾病。
为了提高我们的专业技能,我们参加了心电检测实训课程。
以下是本次实训的总结报告。
二、实训目的1. 掌握心电图的原理和操作方法;2. 学会使用心电监护仪进行心电信号的采集、分析和处理;3. 了解心电图的临床应用和诊断价值;4. 提高临床思维和诊断能力。
三、实训内容1. 心电图原理及操作方法(1)心电图原理:心电图是利用心电图机从体表记录心脏每一心动周期所产生的电活动变化的过程。
心脏在正常情况下,心房和心室的电活动是按照一定顺序、规律地进行的。
心电图反映了心脏电活动的过程,是诊断心脏疾病的重要依据。
(2)心电图操作方法:首先,受检者需平躺在检查床上,暴露前胸,将电极贴在相应的部位。
然后,打开心电图机,设置好参数,开始记录心电图。
记录完成后,进行分析和诊断。
2. 心电监护仪的使用(1)心电监护仪简介:心电监护仪是一种集心电监护、呼吸监护、血压监护等功能于一体的医疗设备。
它能够实时监测患者的心电、呼吸、血压等生理参数,为临床诊断和治疗提供依据。
(2)心电监护仪操作方法:首先,打开心电监护仪,连接好电极和导联线。
然后,设置好监护仪参数,开始监护。
在监护过程中,密切观察心电波形、呼吸波形和血压变化,如有异常,及时报告医生。
3. 心电图临床应用及诊断价值(1)心电图临床应用:心电图在临床医学中具有广泛的应用,如诊断心律失常、心肌缺血、心肌梗死、心包炎、心肌病等心脏疾病。
(2)心电图诊断价值:心电图具有以下诊断价值:①诊断心律失常:心电图能够直观地反映心脏节律的变化,为心律失常的诊断提供依据。
②诊断心肌缺血和心肌梗死:心电图可以反映心肌缺血和心肌梗死的早期变化,有助于早期诊断和治疗。
③诊断心肌病:心电图可以反映心肌病的电生理改变,有助于诊断。
四、实训总结1. 通过本次实训,我们掌握了心电图的原理和操作方法,学会了使用心电监护仪进行心电信号的采集、分析和处理。
重庆理工大学《生物医学工程》课程设计报告题目:心电图仪设计与制作班级:111111111学号:11111111111姓名:xx指导老师:xxx日期:2014年x月摘要 01.绪论 02.设计基础2.1设计目的 (1)2.2心电信号特征分析 (2)2.2.1 心电信号时域特征分析 (2)2.2.2 心电信号的电特征分析 (3)2.2 心电信号的噪声来源 (3)3.电路设计3.1 前置放大电路设计 (4)3.2 二阶高通滤波器电路设计 (6)3.3 二阶低通滤波器电路设计 (7)3.4 50Hz干扰信号陷波器设计 (8)3.5电压放大器设计 (9)4.原理图、实物图、输出结果4.1实验结论 (10)5.总结 (10)6.参考文献 (11)摘要心脏是人体循环系统的核心,心脏的活动是由生物电信号引发的机械收缩。
在人体这个三维空间导体当中,这种生物电信号可以波及人体各个部分,在人体体表产生规律性的电位变化。
在人体体表的一定位置安放电极,按时间顺序放大并记录这种电信号,可以得到连续有序的曲线,这就是心电图。
本文分析了体表心电信号的特征。
心电信号的各种生理参数都是复杂生命体(人体)发出的强噪声条件下的弱信号(除体温等直接测量的参数外),心电信号的幅度在l0µV~4mV之问,频率范围为O.05 ~ 100Hz,淹没在50Hz的工频干扰和人体其他信号之中,检测过程及方法较复杂。
去除信号检测过程的干扰和噪声、进行心电信号的分析是心电仪器的重要功能之一,心电信号的放大质量直接影响着分析仪器的性能和对人体心脏疾病的诊断。
本文设计了一个心电信号检测放大电路,充分考虑了人体心电信号的特点,·采用前置差动放大+带通滤波器+50Hz陷波器(带阻滤波器)组成的模式,并且利用软件对相应的电路进行仿真,仿真结果表明电路的放大滤波性能很好,硬件电路搭建后的实验结果也表明,电路能够很好地完成人体心电信号的检测放大。
关键词:放大器心电信号第一章绪论1人体生物信息的基本特点人体的生物信号测量的条件是很复杂的。
心电图测量的实验报告心电图测量的实验报告引言:心电图是一种常见的临床检查方法,可以通过记录心脏电活动来评估心脏的功能和健康状况。
本实验旨在通过测量心电图,探究心脏在不同状态下的电活动变化,并对测量结果进行分析和解读。
实验方法:1. 实验材料准备:心电图仪、导联电缆、电极贴片、酒精棉球、导电胶。
2. 实验对象准备:选择健康的志愿者作为实验对象,确保他们没有心脏疾病和其他相关疾病。
3. 实验操作步骤:a. 将导联电缆插入心电图仪的相应插口,并将导联电缆的另一端连接到电极贴片。
b. 在实验对象的身体上清洁一块皮肤,使用酒精棉球擦拭,以确保电极贴片能够良好地贴附。
c. 将电极贴片粘贴在实验对象的胸部和四肢上,确保电极贴片与皮肤紧密接触。
d. 打开心电图仪,开始记录心电图数据。
e. 让实验对象保持安静并放松,记录一段时间内的心电图数据。
f. 结束记录后,关闭心电图仪,将电极贴片从实验对象身上取下,并清洁皮肤。
实验结果:通过实验记录的心电图数据,我们可以观察到以下几个方面的变化:1. 心率变化:心电图可以准确地测量心脏的心率。
在实验中,我们可以看到心率在不同状态下有所变化。
例如,当实验对象处于休息状态时,心率较为平稳;而当实验对象进行运动或受到刺激时,心率会明显加快。
2. 心律变化:心电图可以检测到心脏的心律是否规律。
正常情况下,心脏的心律应该是规律的,即心脏收缩和舒张的间隔时间相等。
通过心电图数据的分析,我们可以发现心律不齐的情况,如心房颤动或心室早搏等。
3. ST段变化:心电图中的ST段可以反映心肌缺血或心肌梗死的情况。
当心肌缺血时,ST段可能会出现下移或抬高的情况。
通过对心电图数据的观察和分析,我们可以初步判断心脏是否存在缺血或梗死的情况。
4. 波形变化:心电图中的P波、QRS波群和T波可以反映心脏的电活动情况。
通过对波形的形态和振幅的分析,我们可以初步判断心脏是否存在异常,如心肌肥厚、心室肥大等。
讨论与结论:心电图作为一种常见的临床检查方法,对于评估心脏功能和诊断心脏疾病具有重要意义。
报告编号:YT-FS-6839-72心电图测量的实验报告(完整版)After Completing The T ask According To The Original Plan, A Report Will Be Formed T o Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas.互惠互利共同繁荣Mutual Benefit And Common Prosperity心电图测量的实验报告(完整版)备注:该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告,并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提出今后设想。
文档可根据实际情况进行修改和使用。
【实验目的】1、了解心电测量的原理,并学习用生理信号计算机采集系统记录人体心电图。
2、学习正常心电图中各波的命名与波形,了解其生理意义。
3、学习利用心电图计量心率,P-R间期、Q-T间期等各项数值。
【实验器械】RM6240生理信号计算机采集处理系统、数据输入连接线、电极夹、30%酒精、95%酒精、酒精棉球。
【实验步骤】1、将连接线连好,打开计算机采集系统,选择“心电实验”。
确保及其妥善接地。
2、受试者摘下眼镜、手表等金属物品及微型电器,在安放电极夹的部位用95%酒精棉球洗脱去油脂,再用30%酒精擦湿以方便导电。
按照标准导联方式(左手接正极,右手接负极,右脚接地,这是标准导联方式之一)接好电极。
电极夹安放在肌肉较少的部分,手部在腕关节屈侧上方3-5cm处,足部在小队下端内踝上方约3-5cm处。
3、调节基线位置、描记速度、信号增益及方向,使心电通道窗口中的波形易于观察。
4、开始观察并记录心电图,截取波形稳定的几个连续周期,保存文件,标明受试者姓名及实验时间。
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简易心电图仪课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解心电图的基本工作原理,掌握心电信号的采集、放大和显示过程。
2. 学生能够描述心电图仪中各组成部分的功能,如电极、放大器、滤波器和显示屏。
3. 学生能够解释心电图波形的意义,如P波、QRS波群和T波。
技能目标:1. 学生能够正确操作简易心电图仪,完成心电信号的采集和初步分析。
2. 学生能够运用所学的知识,设计简单的心电图仪电路,并进行实际操作。
3. 学生能够运用心电知识解决实际问题,如分析异常心电图波形。
情感态度价值观目标:1. 学生能够培养对生物医学工程的兴趣,激发探究心电现象的欲望。
2. 学生能够认识到心电图在临床诊断中的重要性,提高对医学技术的尊重。
3. 学生能够增强团队合作意识,通过小组讨论和实践,提高沟通与协作能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求:1. 课程性质:本课程属于科学实践类课程,注重理论知识与实际操作相结合。
2. 学生特点:八年级学生对生物医学工程有一定了解,具备基本的物理知识和动手能力。
3. 教学要求:教师需引导学生将所学知识应用于实际操作中,培养学生的创新思维和动手能力。
二、教学内容1. 引入心电图基本概念:介绍心电图的定义、作用和临床应用,让学生了解心电图的起源和发展。
2. 心电图仪工作原理:讲解心电图仪的电极放置、信号采集、放大、滤波和显示过程,引导学生理解各环节的作用。
3. 心电图波形分析:详细讲解P波、QRS波群和T波的特点,使学生能够识别和分析正常心电图波形。
4. 简易心电图仪制作:指导学生按照教材章节内容,设计并搭建简易心电图仪电路,进行实际操作。
5. 异常心电图案例分析:结合教材内容,分析常见的心电图异常现象,提高学生的临床诊断意识。
教学内容安排和进度:第一课时:引入心电图基本概念,心电图仪工作原理。
第二课时:心电图波形分析,简易心电图仪制作(理论部分)。
第三课时:简易心电图仪制作(实践部分),异常心电图案例分析。
心电图实验报告心电图实验报告引言:心电图是一种常用的医学检查方法,通过记录心脏电活动的变化,可以帮助医生判断心脏的功能状态和诊断心脏疾病。
本实验旨在通过测量心电图,了解心脏电活动的基本原理和特征。
实验目的:1. 了解心脏电活动的基本原理;2. 学习心电图的测量方法;3. 分析心电图的特征,掌握心脏功能状态的判断方法。
实验装置和材料:1. 心电图仪;2. 心电图电极;3. 导联线;4. 电极凝胶;5. 擦拭纸巾。
实验步骤:1. 将电极凝胶涂抹在心电图电极的金属片上;2. 将心电图电极粘贴在被测者胸部的特定位置,确保电极与皮肤紧密贴合;3. 将导联线连接心电图电极和心电图仪;4. 打开心电图仪,调整合适的工作模式和增益;5. 开始记录心电图,持续一段时间,保持被测者安静;6. 停止记录,关闭心电图仪;7. 将电极从被测者胸部取下,清洁并储存好。
实验结果:心电图是通过记录心脏电活动的变化而得到的图形。
心电图通常包括P波、QRS波群和T波等几个主要特征。
1. P波:P波代表心房的收缩,是心脏起搏点发放冲动的结果。
P波的形态和时间可以反映心房的功能状态。
2. QRS波群:QRS波群代表心室的收缩,包括Q波、R波和S波。
Q波代表心室内的电活动传导,R波是心室肌肉的快速收缩,S波代表心室肌肉的缓慢收缩。
QRS波群的形态和时间可以反映心室的功能状态。
3. T波:T波代表心室的复极化,是心脏肌肉恢复静息状态的过程。
T波的形态和时间可以反映心室的复极化过程。
根据心电图的特征,可以判断心脏的功能状态和是否存在异常。
例如,心律不齐、心脏肥大、心肌缺血等疾病都可以通过心电图进行初步诊断。
讨论与分析:心电图是一种简单而有效的心脏检查方法,可以提供大量有关心脏功能的信息。
通过对心电图的分析,医生可以判断患者是否存在心脏疾病,并进一步制定治疗方案。
然而,心电图也有其局限性。
它只能提供心脏电活动的表面信息,无法直接观察心脏内部的情况。
心电图实验报告心电图实验报告实验目的:通过心电图记录心脏的电活动,了解心脏的基本节律,掌握心电图的读取和分析方法。
实验仪器和材料:心电图仪、心电图纸、导联电缆、电极贴片。
实验原理:心电图是通过记录心脏电活动的变化来了解心脏功能的一种诊断工具。
心电图仪是将心脏电信号转化为相应的图形记录,并输出在心电图纸上,以便分析和诊断。
实验步骤:1. 制备工作:将电极贴片粘贴在患者胸部的特定位置,以确保电极正确接触患者皮肤。
2. 连接仪器:将导联电缆插入心电图仪上的相应插孔,并将另一端连接至电极贴片。
3. 开始记录:调节心电图仪上的参数,如增益和走纸速度,确保图形的清晰和准确。
4. 停止记录:记录足够长的时间以获取准确的心电图数据,并停止记录。
5. 读取和分析:通过观察心电图纸上的波形和间距,进行心电图的读取和分析。
实验结果:通过实验记录的心电图纸,可以观察到心脏的基本节律和电活动的变化。
实验讨论:在正常的心电图中,可以观察到P波、QRS波群和T波。
P波代表心房收缩,QRS波群代表心室收缩,T波代表心室舒张。
通过计算P波与QRS波群之间的时间间隔,可以判断心脏的传导速度是否正常。
通过观察QRS波群的形态和幅度,可以判断心室肥大和缺血的情况。
通过分析T波的形态和幅度,可以判断心室复极的情况。
实验结论:心电图是一种简单有效的心脏功能检查方法。
通过观察心电图的波形和间距,可以初步判断心脏的基本节律和传导速度,进而了解心脏的功能状态。
实验总结:通过本次实验,我进一步了解了心电图的原理和应用,掌握了心电图的读取和分析方法。
心电图是一种常见的心脏功能检查方法,对于心脏疾病的诊断和治疗具有重要意义。
在未来的学习和实践中,我将进一步熟练掌握心电图的技能,为患者的诊治提供准确可靠的数据支持。
重庆理工大学《生物医学工程》课程设计报告题目:心电图仪设计与制作班级: 111111111学号: 11111111111姓名: xx指导老师: xxx日期: 2014年x月摘要 01.绪论 02.设计基础2.1设计目的 (1)2.2心电信号特征分析 (2)2.2.1 心电信号时域特征分析 (2)2.2.2 心电信号的电特征分析 (3)2.2 心电信号的噪声来源 (3)3.电路设计3.1 前置放大电路设计 (4)3.2 二阶高通滤波器电路设计 (6)3.3 二阶低通滤波器电路设计 (7)3.4 50Hz干扰信号陷波器设计 (8)3.5电压放大器设计 (9)4.原理图、实物图、输出结果4.1实验结论 (10)5.总结 (10)6.参考文献 (11)摘要心脏是人体循环系统的核心,心脏的活动是由生物电信号引发的机械收缩。
在人体这个三维空间导体当中,这种生物电信号可以波及人体各个部分,在人体体表产生规律性的电位变化。
在人体体表的一定位置安放电极,按时间顺序放大并记录这种电信号,可以得到连续有序的曲线,这就是心电图。
本文分析了体表心电信号的特征。
心电信号的各种生理参数都是复杂生命体(人体)发出的强噪声条件下的弱信号(除体温等直接测量的参数外),心电信号的幅度在l0µV~4mV之问,频率范围为O.05 ~ 100Hz,淹没在50Hz的工频干扰和人体其他信号之中,检测过程及方法较复杂。
去除信号检测过程的干扰和噪声、进行心电信号的分析是心电仪器的重要功能之一,心电信号的放大质量直接影响着分析仪器的性能和对人体心脏疾病的诊断。
本文设计了一个心电信号检测放大电路,充分考虑了人体心电信号的特点,·采用前置差动放大+带通滤波器+50Hz陷波器(带阻滤波器)组成的模式,并且利用软件对相应的电路进行仿真,仿真结果表明电路的放大滤波性能很好,硬件电路搭建后的实验结果也表明,电路能够很好地完成人体心电信号的检测放大。
关键词:放大器心电信号第一章绪论1人体生物信息的基本特点人体的生物信号测量的条件是很复杂的。
在测量某~种生理参数的同时,存在着其它生理信号的噪声背景;此外,生物信号对来自测量系统(包括人体)之外的干扰十分敏感,这是因为:(1)被测生物医学信号的提取信号微弱:如心电信号幅度一般在10µV~4mV:要求测试系统具有较高的灵敏度。
而灵敏度越高,对干扰也就越敏感,即极易把干扰信弓引入测试系统;(2)频率低:一般在0.05Hz~200Hz,频带范围不宽;工频50Hz 干扰和人体其它信号几乎落在所有生物电信号的频带范围内,而50Hz 干扰又是普遍存在的;(3)生命体为发出不稳定自然信号的信号源:人体内阻、检测电极与皮肤的接触电阻等为信号源内阻,其阻值较大,一般为几十千欧;(4)人体相当于一个导体,将接受空间电磁场的各种干扰信号;除了外界环境对被测信号的干扰之外,微弱信号还常常被深埋在测试系统内部的噪声中。
抗干扰和低噪声,构成生物信号测量的两个基本条件。
本文的目的是在分析的基础上,得到生物信号测量系统的强抗干扰能力和低噪声电子设计方法,我们把抗干扰和低噪声作为人体测量的基本条件,不只是由于人体电子测量是处于强电磁场环境中,成为无法回避的客观事实;而且还由于抗干扰和低噪声本来就是电子设计开始时必须予以考虑的环节。
设计制作一个简易心电图仪,可以测量人体心电信号并在示波器上显示出来。
示意图如图1所示。
图1 简易心电图仪示意图导联电极说明:RA-右臂;LA-左臂;LL-左腿;RL-右腿。
第一路心电信号,即标准I 导联的电极接法:RA 接放大器反相输入端(-),LA 接放大器同相输入端(+),RL 作为参考电极,接心电放大器参考点。
第二路心电信号,即标准Ⅱ导联的电极接法:RA 接放大器反相输入端(-),LL 接放大器同相输入端(+),RL 作为参考电极,接心电放大器参考点。
RA 、LA 、LL 和RL 的皮肤接触电极分别通过1.5m 长的屏蔽导联线与心电信号放大器连接。
基本要求及技术指标如下:1)电压放大倍数1000,误差+5%;2)—3dB 低频截止频率0.05Hz ,(可不测试,由电路设计予以保证);3)—3dB 高频截止频率100Hz ,误差±10Hz;4)频带内响应波动在±3dB 之内;5)共模抑制比>60dB (含1.5m 长的屏蔽导联线,共模输入电压范围为±7.5v );6)差模输入电阻>5M (可不测试,由电路设计予以保证);7)输出电压动态范围大于±10V;8)设计并制作心电放大器所用的直流稳压电源,直流稳压电源输出交流噪声<±3mV 。
第二章 设计基础2.1设计目的1、根据心电图特征设计电路原理图2、自选原件,完成硬件电路焊接3、完成硬件电路调试4、实测袭击的心电信号2.2心电信号特征分析2.2.1心电信号时域特征分析LA RA RL LL 心电信号 放大器 通用 示波器 稳压电源 ~220V图2.1 典型的心电信号如图2.1所示的正常心电图由一系列波群组成,各段波群反映不同阶段的心电信号变化,由于QRS波变化比较集中,所以给出了分解图[11]。
下面对每个波形点作详细的介绍:(1)P波:最初产生的偏离的波被命名为P波,它反映心房除极过程的电位变化,代表了两个心房的去极。
(2)QRS波群:心室的激活产生的最大的波,它反映心室肌除极过程的电位变化。
正常间隔0.08-O.12秒。
典型的QRS波群是指三个紧密相连的波;第一个向下的波为Q波,这波不一定总是出现。
QRS波的第一个向上的波为R波,继R波后第一个向下的波为S波,发生在S 波后的向上的波称为R’。
QRS是广义的代表心室肌的除极波,并不是每一个QRS波群都具有Q、R、S三个波,一个单相的负QRS复合波被称为QS波。
(3)PR间期:从P波开始到QRS复合波开始,它代表心房肌开始除极到心室肌开始除极的时限。
正常间期是O.12-2.O秒,测量是从P波的起点到QRS复合波的起点,不管初始波是Q波还是R波。
它是房室传导时间的一种度量,由于这个原因,它在临床诊断上很有用。
基线是由波的TP段建立的(T波末端到下一个P波开始)。
(4)ST段:是在QRS波群以后,T波以前的一段平线。
代表左、右心室全部除极完毕到复极开始以前的一段时间。
该段在确定病理学上比如心肌梗塞(升高)和局部缺血(降低)上是很重要的。
在正常情况下,它用作测量其它波形幅度的等电势线。
(5)T波:代表心室肌复极过程引起的电位变化。
(6)QT间期:代表整个心室肌自开始除极至复极完毕的总时间。
QT间期代表体现了心室肌肉激活间期和恢复。
这个持续时间和心率的变化相反。
但通常不采用QT,而采用修正QT,称为QTC:QTC=QT+1.75(心室率—60)。
体表心电图反映的是心电信号的时域特性,经分析可以看出ECG信号的特征段的分界处是波形上的拐点。
2.2.2 心电信号的电特征分析按照美国心电学会确定的标准,正常心电信号的幅值范围在10μV-4mv之间,典型值为1mV。
频率范围在O.05-100Hz以内,而90%的ECG频谱能量集中O.25-35Hz之间,心电信号频率较低,大量的是直流成分,去掉直流,它的主要频率范围是O.05-100Hz,大部分能量集中在O.05-40Hz[12]。
心搏的节律性和随机性决定了心电信号的准周期和随机时变特性。
从医学理论和实践可以理解,心电信号受人体生理状态和测量过程等多种因素的影响而呈现复杂的形态。
2.3 心电信号的噪声来源人体心电信号是一种弱电信号,信噪比低。
一般正常的心电信号频率范围为0.05-100 Hz,而90%的心电信号(ECG)频谱能量集中在0.25-35 Hz之间[13]。
采集一种电信号时,会受到各种噪声的干扰,噪声来源通常有下面几种:(1)工频干扰 50 Hz工频干扰是由人体的分布电容所引起,工频干扰的模型由50 Hz的正弦信号及其谐波组成。
幅值通常与ECG峰峰值相当或更强。
(2)电极接触噪声电极接触噪声是瞬时干扰,来源于电极与肌肤的不良接触,即病人与检侧系统的连接不好。
其连接不好可能是瞬时的,如病人的运动和振动导致松动;也可能是检测系统不断的开关、放大器输入端连接不好等。
电极接触噪声可抽象为快速、随机变化的阶跃信号,它按指数形式衰减到基线值,包含工频成分。
这种瞬态过渡过程可发生一次或多次、其特征值包括初始瞬态的幅值和工频成分的幅值、衰减的时间常数;其持续时间一般的1s左右,幅值可达记录仪的最大值。
(3)人为运动人为运动是瞬时的(但非阶跃)基线改变,由电极移动中电极与皮肤阻抗改变所引起。
人为运动由病人的运动和振动所引起,造成的基线干扰形状可认为类似周期正弦信号,其峰值幅度和持续时间是变化的,幅值通常为几十毫伏。
(4)肌电干扰(EMG) 肌电干扰来自于人体的肌肉颤动,肌肉运动产生毫伏级电势。
EMG基线通常在很小电压范围内。
所以一般不明显。
肌电干扰可视为瞬时发生的零均值带限噪声,主要能量集中在30-300 Hz范围内。
(5)基线漂移和呼吸时ECG幅值的变化基线漂移和呼吸时ECG幅值的变化一般由人体呼吸、电极移动等低频干扰所引起,频率小于 5 Hz;其变化可视为一个加在心电信号上的与呼吸频率同频率的正弦分量,在O.015-O.3Hz处基线变化变化幅度的为ECG峰峰值的15%。
第三章电路设计3.1 前置放大器由于心电信号属于高强噪声下的低频微弱信号,所以要求前置放大器应具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移、具有一定的电压放大能力等特点,选择仪表放大器即可满足要求。
考虑到要求高共模抑制比、高输入阻抗和调试方便,不使用采用集成运算放大器构成的仪表放大器,而是直接使用集成仪表放大器,本设计选用低成本集成仪表放大器AD620实现。
AD620仪表放大器的管脚排列图和内部电路图分别见图图3.2、图3.3。
图3.2 图3.3AD620 的单片结构和激光晶体调整, 允许电路元件紧密匹配和跟踪, 从而保证电路固有的高性能AD620作为高精度仪表放大器,只需要用改变1脚和8脚之间的外接电阻,即可实现放大器1~1000变化范围的电压增益。
AD620 为三运放集成的仪表放大器结构, 为保护增益控制的高精度, 其输入端的三极管提供简单的差分双极输入, 并采用β工艺获得更低的输入偏置电流, 通过输入级内部运放的反馈, 保持输入三极管的集电极电流恒定, 并使输入电压加到外部增益控制电阻Rg 上。
AD620 的两个内部增益电阻为24. 7 K Ω , 因而增益方程式为G =49.4 K Ω/R g+ 1 (3-1) 对于所需的增益, 则外部控制电阻值为R G =49.4/(G - 1)K Ω (3-2) AD620的最大失调电压仅为50μV ,失调电压温漂0.6μV/℃,输入电压噪声为Hz nV 9,输入电流噪声Hz pA 1.0,所以作为前置放大器可以很好的工作。