医疗器械设计：第四章 生物电测量仪器

1、第四章 生物电测量仪器 生物电位的基础知识 n兴奋（excitation） 是生物体（器官、 组织或细胞）受足够强的刺激后所产生 的生理功能加强的反应；如神经冲动的 发放、肌肉的收缩、腺体的分泌甚至动 物的狂叫等。 n静息电位 静息电位（Resting Potential，RP）是指 细胞未受刺激时，存在于细胞膜内外两侧 的外正内负的电位差。它是一切生物电产 生和变化的基础。 n动作电位 动作电位是指可兴奋细胞受到刺激时在静 息电位的基础上产生的可扩布的电位变化 过程。 生物医学电极 n在进行生物电位测量或者给生物体施加 电刺激时，电极是必不可少的器件。 n电流在生物体中是通过离子传导的，在

2、医用电子仪器中是依靠电子传导的，而 在电极和皮肤接触界面上是将离子电流 转为电子电流或将电子电流转化为离子 电流，从而使生物体和仪器构成了回路。 常用的生物医学电极 n体表电极体表的适当部位安放相应 的电极。 n传导型电极 n静电耦合性电极 n体内电极 第三节 心电图机 心电图机是记录心电图的专用仪器，有单道心电图机和 多道心电图机，多道心电图机可以同时记录多导联的心电， 最多有同时记录12导联的，而单道心电图机只能顺序记录 12个导联，有手控的心电图机，也有程控的、微电脑控制 或数字式的心电图机，在很多其它仪器中也常有心电记录 电路模块。 三道心电图机 顺序记录导联心电图 后重新排列在一幅纸

3、上 运动心电图记录系统 心电图基础知识 n心电图产生机理 心脏本身的生物电变化通过心脏周围的导 电组织和体液，反映到身体表面上来，使 身体各部位在每一心动周期中也都发生有 规律的电变化活动。将测量电极放置在人 体表面的一定部位记录出来的心脏电变化 曲线，就是目前临床上常规记录的心电图 (用ECG表示)。 心电图的典型波形 n正常心电图上的每个心动周期中出现的 波形曲线改变是有规律的，国际上规定 把这些波形分别称为P波、QRS波、T 波，有时在T波后，还出现一个小的U 波。 n一个正常的心电图还包括PR间期 (或 PQ间期)、QT间期、PR段和ST段。 心电图的临床应用 n分析和鉴别各种心律失常

4、。 n部分冠状动脉循环功能障碍引起的心肌 病变。 n指示心脏房室肥大情况。 n判断心脏药物治疗或者其它疾病的药物 治疗对心脏功能的影响。 n。 心电图机原理心电图机原理 n体表心电经电极、导联线送至心电图机， 心电图机主体从原理上可分为输入回路、 导联选择、放大电路、描笔驱动和走纸 部分，现代心电图机通常还有过程控制 部分。 Block diagram of an electrocardiograph ElectrodesCalibration Protection Circuit Lead selector Isolation circuit Pre- Amp. Driver Amp. Pr

5、inter Event marker 输入部分 n输入部分包括电极、导联线、滤波保护 电路、导联选择器。 n主要作用是从人体提取心电信号，并按 照要求组合导联，将选定导联的心电信 号送入后级放大器，同时滤除空间电磁 干扰，防止高电压损坏仪器。 心电导联 n1.电极的安放位置 国际标准十二导联体系中，需要在人体放 置10个电极，分别位于LA、RA、LL、RL 和v1v6. n2.标准导联 标准I，II，III导联于1903年发现，又被称 为标准肢体导联。 标准导联 12个标准心电图导联 n双极肢体导联：I、II、III n单极加压肢体导联：aVL、aVR、aVF n胸导联：V1、V2、V3、V4

6、、V5、V6 n电极安放的位置： 肢体导联 监护导联 12导联标准心电图 监护电极及其安放 nRA、LA分别对分别对 应右上肢和左应右上肢和左 上肢，置于胸上肢，置于胸 骨两侧第一或骨两侧第一或 笫二肋间。笫二肋间。RL 、LL分别对应分别对应 右下肢和左下右下肢和左下 肢，置于腋前肢，置于腋前 线的剑状软骨线的剑状软骨 水平。水平。V对应胸对应胸 导联。导联。 导联线 n导联线是连接电极和心电图机的多股电缆线， 各股电缆线应绞合在一起以减小磁场干扰， 并屏蔽以减少电场干扰。 导联线导联线可记录的导联可记录的导联 3芯线I or II or III 5芯线aVR, aVL, aVF, V 12

7、芯线I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1-V6 导联线的 颜色标准 ECG LeadAHA/USIEC RA白红 LA黑黄 LL红绿 RL绿黑 V棕白 V+灰 and白灰and白 V1棕and红白and红 V2棕and黄白and黄 V3棕and绿白and绿 V4棕and 蓝白and棕 V5棕and 橙白and黑 V6棕and 紫白and紫 放大部分 n前置放大电路 n1mV定标信号发生器 n时间常数电路 n中间放大器 n功率放大器 记录部分 n模拟式心电图机通常采用热笔直接描记 。热笔固定在记录器的转轴上，随着输 入的心电信号的变化而偏转，同时由热 笔温控电路负责给热笔加

8、热并控制热笔 的温度。热笔记录器采用的是热敏记录 纸，当热笔加热后与记录纸接触，记录 纸上的热敏材料就会变黑，从而可以描 记出心电图。 ECG-6511型模拟式心电图机 n输入回路 n浮地前置放大电路 n中间放大电路 1. 输入回路 Analog Multiplexer/Demutiplexer CD4051 Single 8-Channel Analog Multiplexer/Demultiplexer CD4052 dual 4-Channel Analog Multiplexer/Demultiplexer CD4053 Triple 2-Channel Analog Multiplexer/Demultiplexer 2. 浮地前置放大电路 n(1) 前置放大电路 n(2) 1mV定标电路 n(3) 起搏脉冲抑制电路 n(4) 闭锁电路 n(5) 光电耦合电路 1. Voltage amplifier & gain adjustment 3. 中间放大电路 (二) 键控电路 n14个功能选择按键 n电子开