生物电测量设备省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

郑驰超第二章 生物电测量仪器第1页序言序言 生物医学信息测量仪器生物医学信息测量仪器2.1 2.1 生物电位基础知识生物电位基础知识2.2 2.2 生物医学电极生物医学电极2.3 2.3 心电图机心电图机2.4 2.4 脑电图机脑电图机2.5 2.5 肌电图机肌电图机第2页 生物信息测量仪器是医学仪器中主要组成部分，它分为生物电信号测量仪器和非生物电信号测量仪器。传感器传感器检测与处理系统检测与处理系统存放与显示系统存放与显示系统辅助系统辅助系统1 生物信息测量仪器组成第3页（1）传感器被测对象、传感器或电极 第4页（2）生物信息检测处理系统放大、滤波、变换、运算等预处理方式第5页（3 3）生物信息统计与显示系统）生物信息统计与显示系统直接描记式统计器直接描记式统计器半导体存放器半导体存放器/磁盘统计式磁盘统计式数字式显示器数字式显示器第6页直接描记式统计器直接描记式统计器/胶片式胶片式第7页半导体存放器半导体存放器/磁盘统计式磁盘统计式第8页数字式显示器数字式显示器第9页（4 4）辅助系统）辅助系统人机交互人机交互刺激器刺激器数据通信数据通信信号源信号源第10页1.21.2仪器工作方式仪器工作方式直接和间接直接和间接实时和延时实时和延时间断和连续间断和连续模拟和数字模拟和数字第11页1.31.3医学仪器特征与分类医学仪器特征与分类1.3.11.3.1医学仪器主要技术指标医学仪器主要技术指标准确度准确度精密度精密度输入阻抗输入阻抗灵敏度灵敏度频率响应频率响应信噪比信噪比零点漂移零点漂移共模抑制比共模抑制比第12页 灵敏度灵敏度 灵敏度是指仪器在稳态下输出量改变与输灵敏度是指仪器在稳态下输出量改变与输入量改变之比，可表示为入量改变之比，可表示为:S S为灵敏度，为灵敏度，A A0 0和和 A Ai i分别为输出量改变和输入量改变分别为输出量改变和输入量改变 1.3.11.3.1生物医学测量仪器主要技术指标生物医学测量仪器主要技术指标第13页 频率特征频率特征 频率特征是指仪器输出量和相位与输入正频率特征是指仪器输出量和相位与输入正弦信号频率关系。使仪器输出幅度随频率改变弦信号频率关系。使仪器输出幅度随频率改变不超出要求值（如不超出要求值（如3dB3dB）输入信号频率范围称为）输入信号频率范围称为响应频率，又称为通频带。部分常见生理信号响应频率，又称为通频带。部分常见生理信号频率范围可参考表频率范围可参考表1-31-3。第14页生理信号生理信号 频率范围（频率范围（HZHZ）心电心电 0.01-250 0.01-250 脑电脑电 0-150 0-150 肌电肌电 0-10000 0-10000 眼电眼电 /视网膜电视网膜电 0-50 0-50 胃电胃电 0.05-20 0.05-20 血流量血流量 0-30 0-30 动脉血压动脉血压 0-100 0-100 静脉血压静脉血压 0-50 0-50 脉搏波脉搏波 0.1-50 0.1-50 心音心音 2-2 000 2-2 000 呼吸率呼吸率 0.1-10 0.1-10 部分常见生理信号频率范围部分常见生理信号频率范围 第15页 精密度精密度 精密度简称精度，用相同条件下重复测量精密度简称精度，用相同条件下重复测量间最大偏差与仪器满量程之比表示，即间最大偏差与仪器满量程之比表示，即 AiAi、AjAj分别为任意两次测量结果值，为仪器最大测量范围分别为任意两次测量结果值，为仪器最大测量范围第16页 准确度准确度 准确度用仪器实际测量结果值同真值（理准确度用仪器实际测量结果值同真值（理想值）间最大偏差与仪器满量程之比来表示，想值）间最大偏差与仪器满量程之比来表示，即即 EaEa为仪器测量准确度，为仪器测量准确度，A maxA max为实测值与真值间最大偏差，为实测值与真值间最大偏差，H H为仪器为仪器满量程满量程 第17页 非线性度非线性度 非线性度用实测值和与对应输入量成正比非线性度用实测值和与对应输入量成正比关系理论值间最大偏差同满量程之比表示，即关系理论值间最大偏差同满量程之比表示，即 E EL L为仪器线性度，为仪器线性度，A A L Lmaxmax为全量程内实测值与理论值之间最大偏为全量程内实测值与理论值之间最大偏差，差，H H为全量程为全量程第18页仪器非线性度示意图仪器非线性度示意图 第19页 漂移漂移 漂移是指仪器输出量随时间或外部环境改漂移是指仪器输出量随时间或外部环境改变而改变程度，主要包含零点漂移、温度漂移变而改变程度，主要包含零点漂移、温度漂移和灵敏度温漂等指标。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仪零点漂移：用无输入信号和恒定环境条件下仪器输出量在一定时间内最大改变与满量程之比器输出量在一定时间内最大改变与满量程之比来表示，即来表示，即 DzDz为零点漂移，为零点漂移，Azmax Azmax 为指定时间内在输入量为零时输出量最大改为指定时间内在输入量为零时输出量最大改变，变，H H为仪器满量程为仪器满量程 第20页温度漂移：用无输入信号条件下仪器输出量随环境温温度漂移：用无输入信号条件下仪器输出量随环境温度改变与仪器满量之比来表示，即度改变与仪器满量之比来表示，即 DTDT为温度漂移，为温度漂移，ATAT为环境温度改变为环境温度改变 T T时引发仪器输出量改变时引发仪器输出量改变 第21页 灵敏度温漂：用一定环境温度改变范围内仪灵敏度温漂：用一定环境温度改变范围内仪器灵敏度最大相对改变量来表示，即器灵敏度最大相对改变量来表示，即 DsDs为灵敏度温漂，为灵敏度温漂，SmaxSmax为一定温度改变范围内仪器灵敏度最大改变为一定温度改变范围内仪器灵敏度最大改变 第22页 分辨力分辨力 分辨力是指仪器分辨出最小信息改变能力。分辨力是指仪器分辨出最小信息改变能力。按被测信息性质和仪器用途不一样，仪器分辨按被测信息性质和仪器用途不一样，仪器分辨力分为幅度分辨率、频率分辨率、时间分辨率力分为幅度分辨率、频率分辨率、时间分辨率和空间分辨力等指标。幅度分辨率普通用仪器和空间分辨力等指标。幅度分辨率普通用仪器最小可分辨输出信号幅度或大小与仪器满量程最小可分辨输出信号幅度或大小与仪器满量程之比来表示，即之比来表示，即 R R为幅度分辨率，又称为分辨率，为幅度分辨率，又称为分辨率，AminAmin为仪器最小可分辨输出信号幅为仪器最小可分辨输出信号幅值或大小，值或大小，H H为仪器满量程。为仪器满量程。R R愈小，仪器幅度分辨率愈高愈小，仪器幅度分辨率愈高第23页 输入阻抗和输出阻抗输入阻抗和输出阻抗 输入阻抗：指从一测量系统或线路步骤输输入阻抗：指从一测量系统或线路步骤输入端测得系统本身阻抗，即入端测得系统本身阻抗，即 ZiZi为系统输入阻抗，为系统输入阻抗，ViVi和和IiIi分别为从系统输入端测得输入电压和输入分别为从系统输入端测得输入电压和输入电流电流 第24页 输出阻抗：指从一测量系统或线路步骤输输出阻抗：指从一测量系统或线路步骤输出端测得系统本身阻抗，即出端测得系统本身阻抗，即 ZoZo为系统输出阻抗，为系统输出阻抗，ZhZh为输出端接入负载阻抗，为输出端接入负载阻抗，VoVo和和VhVh分别为系统分别为系统输出端开路和接入负载阻抗输出端开路和接入负载阻抗ZhZh时输出电压时输出电压 第25页第二章 生物电测量仪器2.1 2.1 生物电位基础知识生物电位基础知识2.2 2.2 生物医学电极生物医学电极2.3 2.3 心电图机心电图机2.4 2.4 脑电图机脑电图机2.5 2.5 肌电图机肌电图机第26页概述 对于能够经过电极提取体表生物电信号，其测对于能够经过电极提取体表生物电信号，其测量仪器结构基本相同，不一样只是因信号频率和幅值量仪器结构基本相同，不一样只是因信号频率和幅值不一样，对电路要求不一样。不一样，对电路要求不一样。常见生物电信号有：常见生物电信号有：心电（心电（ECG）：）：0.015mV 0.05100Hz脑电（脑电（EEG）：）：2200V 0.1100Hz肌电（肌电（EMG）：）：0.025mV 5Hz第27页增益不一增益不一样样滤波参数不一滤波参数不一样样通道数不一样通道数不一样传感器规格不一传感器规格不一样样第28页2.1 生物电位基础知识静息电位静息电位动作电位动作电位生物电信号测量生理学基础生物电信号测量生理学基础人体电阻抗人体电阻抗第29页静息电位静息电位（静息电位（resting potentialresting potential）：在静息状态下）：在静息状态下(即细胞未即细胞未受刺激情况下受刺激情况下)，细胞膜内外两侧电位差。，细胞膜内外两侧电位差。第30页其它概念极化状态极化状态(polarization)(polarization)：在生理学中，将静息状态下细胞：在生理学中，将静息状态下细胞膜跨膜电位内负外正状态。超极化超极化膜跨膜电位内负外正状态。超极化超极化(hyperpolarization)hyperpolarization)：膜内负电位增大：膜内负电位增大(比如从比如从-70mv-70mv变为变为-90mv)90mv)。去极化去极化 (depolarization)(depolarization)：膜内负电位减小：膜内负电位减小(比如从比如从-70mv-70mv变为变为-60mv)-60mv)。复极化复极化(repolarization)(repolarization)：细胞膜去极化后再向原来静息电：细胞膜去极化后再向原来静息电位方向恢复。位方向恢复。动作电位动作电位(action potential)(action potential)：在原有静息电位基础上，膜：在原有静息电位基础上，膜电位发生快速倒转和恢复。电位发生快速倒转和恢复。锋电位锋电位(spike)(spike)：动作电位是细胞兴奋表现，主要表现为一：动作电位是细胞兴奋表现，主要表现为一个尖锋形电位波动。个尖锋形电位波动。第31页 膜电位超出膜电位超出0 0电位电位部分称为超射。部分称为超射。在恢复到静息电位在恢复到静息电位之前，膜电位还有一些微之前，膜电位还有一些微小波动，称为后电位。去小波动，称为后电位。去极化后电位极化后电位(负后电位负后电位)，超，超极化负后电位极化负后电位(正后电位正后电位)。动作电位时相示意图动作电位时相示意图心电怎样产生？心电怎样产生？第32页第33页2.2 生物医学电极2.2.1 2.2.1 生物医学电极概念生物医学电极概念2.2.2 2.2.2 电极极化电极极化2.2.3 2.2.3 惯用生物医学电极惯用生物医学电极第34页2.2.1 生物医学电极概念电极由金属浸在含该金属离子溶液中所组成体系成为电极。用电极引导生物电信号时，与电极直接接触是电解用电极引导生物电信号时，与电极直接接触是电解质溶液（如导电膏、人体汗液或组织液等），因而质溶液（如导电膏、人体汗液或组织液等），因而形成一个金属形成一个金属-电解质界面，从而，金属与溶液间电解质界面，从而，金属与溶液间形成电荷分布形成电荷分布双电层。双电层。生物医学电极指经过一定处理金属板或金属丝、金生物医学电极指经过一定处理金属板或金属丝、金属网等。属网等。第35页2.2.2 电极极化电极极化：电极与电解液界面形成双电层，在有电电极极化：电极与电解液界面形成双电层，在有电流流过时，界面电位发生改变现象；流流过时，界面电位发生改变现象；电极电位（极化电压）：电极与电解液界面电位差；电极电位（极化电压）：电极与电解液界面电位差；第36页电极阻抗：电极与电解液界面系统阻抗电极阻抗：电极与电解液界面系统阻抗电极阻抗与电流密度、电极面积及温度基本成反比；电极阻抗与电流密度、电极面积及温度基本成反比；影响电极阻抗最大原因是频率。当频率增加时，电极阻抗影响电极阻抗最大原因是频率。当频率增加时，电极阻抗显著减小；显著减小；电极阻抗不够大或因频率改变而减小时，会引发信号衰减，电极阻抗不够大或因频率改变而减小时，会引发信号衰减，所以可在放大器之前增加缓冲放大器或电压跟随器等方法，所以可在放大器之前增加缓冲放大器或电压跟随器等方法，以增大输入阻抗。以增大输入阻抗。当电极之间直接用平均电阻相连时，电极阻抗之间差异会当电极之间直接用平均电阻相连时，电极阻抗之间差异会引发测量误差和放大器共模抑制比减小，能够采取威尔逊引发测量误差和放大器共模抑制比减小，能够采取威尔逊网络来平衡。网络来平衡。第37页第38页2.2.3 惯用生物医学电极体表电极体表电极体内电极体内电极第39页1.1.体表电极体表电极基本要求：电极电势稳定，阻抗小，轻易放置而不脱落，不易产生伪迹，可长久检测，无毒性，对人体刺激小。使用时要涂导电膏，所以界面等效电路愈加复杂：第40页怎样使用体表电极怎样使用体表电极除电极特征外，皮肤阻抗特征也要考虑进来。角质层薄（40m）而且电阻率高（50100kcm-1)，还会随频率改变。若用砂纸打磨，去掉一些角质层，Re会显著减小。若不用导电膏，Re能增大10倍，Ce会减小几倍，使皮肤阻抗增大10倍以上。若电极相对于电解质慢运动（呼吸，体育运动等），会搅乱界面上电荷分布，在测量信号中出现慢变伪迹。可用不极化电极和砂纸打磨来减小伪迹。第41页惯用体表电极惯用体表电极1）金属板电极临床中惯用银镍合金、镀银钢板电极和Ag-AgCl电极，测量ECG；不锈钢、铂、镀银圆盘状、长方形电极测量EMG，EEG。2）柔性电极为适应体表各种形状，用银丝编织而成，贴在胶布上使用，尤其适合用于早产新生儿ECG监护。有产品能允许透过X光。第42页 3）浮式电极用导电膏充填在电极与皮肤之间，使电极不直接与皮肤接触，不易出现电极在皮肤上相对运动；导电膏不失水，能长久保持稳定。第43页 4）干电极导电膏缺点是时间长了轻易干，若盐分过高会引发皮炎。干电极不用导电膏。能够将高输入阻抗放大器放置在电极内。但采取电容耦合，对频率很低信号灵敏度低，要求放大器输入阻抗很高（100M -1G），噪声也易经过静电耦合串入。5）绝缘电极在金属板上制作绝缘薄膜，用其电容进行交流耦合，拾取信号中交变分量。不用导电膏，第44页 6）一次性电极 当前很多医院采取一次性电极记ECG。右边是一个用离子传导性聚醚系粘胶剂代替导电膏一次性体表电极。它粘着性能好，没有盐分析出，显著减小基线漂移和噪声。第45页2.2.体内电极体内电极插入体内，有细胞外液存在，不用导电膏，但要求材料生物相容性好，安全。Ag-AgCl材料不适用，会与含蛋白质溶液发生反应。第46页 AB-针电极：测量EMG，用不锈钢制作。C-丝电极：用注射针将它插到待测部位，慢慢抽出针管，使它能长久留在体内。将倒钩拉直后即可取出。可能会移位，折断等。D-螺线管电极：能克服丝电极缺点.第47页2.3心电图机第48页序言序言心电电极-连接到人体体表，用来监测心电信号传感器。心电导联-连接到人体体表任意两个心电电极所组成回路。标准导联亦称双极肢体导联，反应两个肢体之间电位差。第49页 在心肌中，有一些特殊心肌细胞，它们或聚集成团，在心肌中，有一些特殊心肌细胞，它们或聚集成团，形成了大大小小形成了大大小小“发电厂发电厂”，不停地发出脉冲电流。位于右，不停地发出脉冲电流。位于右心房上腔静脉入口处窦房结，是生物电心房上腔静脉入口处窦房结，是生物电“源头源头”。在正常。在正常情况下，房室结和一些分布于心脏肌肉内内情况下，房室结和一些分布于心脏肌肉内内“小发电厂小发电厂”（神经节）不发出生物电，以确保整个心脏用同一节律跳动。（神经节）不发出生物电，以确保整个心脏用同一节律跳动。窦房结发出电流，经过房室束，传到房室结，然后再经希氏窦房结发出电流，经过房室束，传到房室结，然后再经希氏束，分左、右两条束支，传到左、右心室。每一次窦房结发束，分左、右两条束支，传到左、右心室。每一次窦房结发出脉冲生物电，就是经过这一线路，次序传递到整个心脏，出脉冲生物电，就是经过这一线路，次序传递到整个心脏，引发心脏搏动。引发心脏搏动。心脏所发出生物电流是极为微弱，需用特殊心脏所发出生物电流是极为微弱，需用特殊“电表电表”才能将它测出来。才能将它测出来。第50页第51页 心脏是人体血液循环动力装置。正是因为心脏自心脏是人体血液循环动力装置。正是因为心脏自动不停地进行有节奏收缩和舒张活动，才使得血液在动不停地进行有节奏收缩和舒张活动，才使得血液在封闭循环系统中不停地流动，使生命得以维持。心脏封闭循环系统中不停地流动，使生命得以维持。心脏在搏动前后，心肌发生激动。在激动过程中，会产生在搏动前后，心肌发生激动。在激动过程中，会产生微弱生物电流。这这么，心脏每一个心动周期均伴伴微弱生物电流。这这么，心脏每一个心动周期均伴伴随生物电改变。这种生物电改变可传到达身体表面各随生物电改变。这种生物电改变可传到达身体表面各个部位。因为身体各部分组织不一样，距心脏距离不个部位。因为身体各部分组织不一样，距心脏距离不一样，心电信号在身体不一样部位所表现出电位也不一样，心电信号在身体不一样部位所表现出电位也不一样。对正常心脏来说，这种生物电改变方向、频率、一样。对正常心脏来说，这种生物电改变方向、频率、强度是有规律。若经过电极将体表不一样部位电信号强度是有规律。若经过电极将体表不一样部位电信号检测出来，再用放大器加以放大，并用统计器描记下，检测出来，再用放大器加以放大，并用统计器描记下，就可得到心电图形。就可得到心电图形。第52页心电图：利专心电图机从体表统计心脏每一心动心电图：利专心电图机从体表统计心脏每一心动 周期所产生电活动改变曲线图形。周期所产生电活动改变曲线图形。英文名：英文名：ElectrocardiographElectrocardiograph英文缩写：英文缩写：ECGECG第53页心电图作用 1 1、对心律失常和传导障碍含有主要诊疗价值。、对心律失常和传导障碍含有主要诊疗价值。2 2对对心肌梗塞心肌梗塞诊疗有很高准确性，它不但能确定有没有心肌梗诊疗有很高准确性，它不但能确定有没有心肌梗塞，而且还可确定梗塞病变期部位范围以及演变过程。塞，而且还可确定梗塞病变期部位范围以及演变过程。3 3对房室肌大、对房室肌大、心肌炎心肌炎、心肌病心肌病、冠状动脉供血不足和心包炎、冠状动脉供血不足和心包炎诊疗有较大帮助。诊疗有较大帮助。4 4能够帮助了解一些药品（如洋地黄、能够帮助了解一些药品（如洋地黄、奎尼丁奎尼丁）和电解质紊乱）和电解质紊乱对心肌作用。对心肌作用。5 5心电图作为一个电信息时间标志，常为心电图作为一个电信息时间标志，常为心音心音图、图、超声心动图超声心动图、阻抗血流图等心功效测定以及其它阻抗血流图等心功效测定以及其它心脏电生理心脏电生理研究同时描纪，以利于研究同时描纪，以利于确定时间。确定时间。6 6心电监护已广泛应用于手术、麻醉、用药观察、航天、体育心电监护已广泛应用于手术、麻醉、用药观察、航天、体育等心电监测以及危重病人抢救。等心电监测以及危重病人抢救。第54页1.心电图机工作过程是以人体与心电图导联连接成某一个导联所产生心是以人体与心电图导联连接成某一个导联所产生心电电压作为信号，经过电极输入到心电放大器，经电电压作为信号，经过电极输入到心电放大器，经过放大后，推进统计工具过放大后，推进统计工具描笔，使其在统计纸描笔，使其在统计纸上作对应运动，同时统计纸以匀速沿笔尖垂直方向上作对应运动，同时统计纸以匀速沿笔尖垂直方向运动，这么就描出心电图波形，或直接在运动，这么就描出心电图波形，或直接在LCDLCD上显上显示。示。第55页2.心电图及其导联第56页导联理论基础导联理论基础心电轴心电轴等边三角形等边三角形第57页心电图导联（标准心电图导联（标准1212导联）导联）标准（肢体）导联：标准（肢体）导联：加压导联：加压导联：aVR aVL aVFaVR aVL aVF胸导联：胸导联：V1V1、V2V2、V3V3、V4V4、V5V5、V6V6标准导联是双极导联，主要测量肢体之间电位差。标准导联是双极导联，主要测量肢体之间电位差。第58页心电图导联（标准12导联）标准（肢体）导联：是以两肢体间电位差为所标准（肢体）导联：是以两肢体间电位差为所获取体表心电获取体表心电：左上肢（：左上肢（LALA）接放大器正输入端，右上肢）接放大器正输入端，右上肢（RARA）接负输入端）接负输入端：左下肢（：左下肢（LLLL）接放大器正输入端，右上肢）接放大器正输入端，右上肢（RARA）接负输入端）接负输入端：左下肢（：左下肢（LLLL）接放大器正输入端，左上肢）接放大器正输入端，左上肢（LALA）接负输入端）接负输入端第59页第60页单级导联 标准导联只是反应体表某两点之间电位差，而不能探测标准导联只是反应体表某两点之间电位差，而不能探测某一点电位改变，假如把心电图机负极接在零电位点上（无关某一点电位改变，假如把心电图机负极接在零电位点上（无关电极），把探查电极接在人体任一点上，就能够测得该点电位电极），把探查电极接在人体任一点上，就能够测得该点电位改变，这种导联方式称为单极导联。改变，这种导联方式称为单极导联。WilsonWilson提出把左上肢，右提出把左上肢，右上肢和左下肢三个电位各经过上肢和左下肢三个电位各经过5k5k欧姆高电阻，用导联线连接在欧姆高电阻，用导联线连接在一点，称为中心电端。理论和实践均证实，中心电端能够与电一点，称为中心电端。理论和实践均证实，中心电端能够与电偶中心零电位等效。在实际上，就是将心电图机无关电极与中偶中心零电位等效。在实际上，就是将心电图机无关电极与中心电端连接，探查电极连接在人体左上肢，右上肢或左下肢，心电端连接，探查电极连接在人体左上肢，右上肢或左下肢，分别得出左上肢单极肢体导联（分别得出左上肢单极肢体导联（VLVL）、右上肢单极肢体导联）、右上肢单极肢体导联（VRVR），和左下肢单极肢体导联（），和左下肢单极肢体导联（VFVF）。）。第61页第62页心电图导联（标准心电图导联（标准1212导联）导联）加压导联：在单极导联基础上，当统计某一肢体单极导联心加压导联：在单极导联基础上，当统计某一肢体单极导联心电波形时，将该肢体与中心电端之间所接平衡电阻断开，改电波形时，将该肢体与中心电端之间所接平衡电阻断开，改进成增加电压幅度导联形式，称为单极皮肤加压导联，简称进成增加电压幅度导联形式，称为单极皮肤加压导联，简称加压导联。可增加电压信号幅度加压导联。可增加电压信号幅度50%50%aVR aVL aVFaVR aVL aVF第63页第64页肢体导联络统反应额状面情况第65页心电图导联（标准心电图导联（标准1212导联）导联）胸导联：探查电极安放在前胸壁上六个固定位置，将心电信胸导联：探查电极安放在前胸壁上六个固定位置，将心电信号送入放大器正输入端，参考电极接放大器负输入端导联方号送入放大器正输入端，参考电极接放大器负输入端导联方式。式。V1V1、V2V2、V3V3、V4V4、V5V5、V6V6第66页胸前导联络统胸前导联络统反应心脏横截面情况反应心脏横截面情况第67页3.心电图机分类心电图机从功效上可大至分为以下几个心电图机从功效上可大至分为以下几个 ：单道手动心电图机。单道手动心电图机。单道自动心电图机单道自动心电图机 。多道全自动心电图机多道全自动心电图机 。含有自动分析诊疗功效智能型心电图机含有自动分析诊疗功效智能型心电图机 。第68页 除了从功效上分类外，还可按心除了从功效上分类外，还可按心电图机描记输出方式分类：有间接描记方式电图机描记输出方式分类：有间接描记方式和直接描记方式。和直接描记方式。间接描记式当前已基本不使用，现间接描记式当前已基本不使用，现多用直接描记方式。直接描记式还分为：喷多用直接描记方式。直接描记式还分为：喷墨式、墨水笔式、墨式、墨水笔式、热笔式、热阵打印头式热笔式、热阵打印头式。当前单道心电机多用热笔式，多道心电机多当前单道心电机多用热笔式，多道心电机多用热阵打印头式或打印机。用热阵打印头式或打印机。第69页4.心电图机结构1.输入部分输入部分2.放大部分放大部分3.统计部分统计部分6.电源部分电源部分5.控制部分控制部分4.走纸部分走纸部分第70页输入部分输入部分放大部分放大部分统计部分统计部分存放部分存放部分走纸部分走纸部分控制显示部分控制显示部分电电源源第71页1.输入部分包含包含电极、导联线、过压保护、高频滤波和导联选电极、导联线、过压保护、高频滤波和导联选择电路择电路。主要作用：从人体提取心电信号，并按要求组合成主要作用：从人体提取心电信号，并按要求组合成导联，将选定导联心电信号送入到后级放大器，同导联，将选定导联心电信号送入到后级放大器，同时滤除电磁波干扰和预防高电压损坏仪器。时滤除电磁波干扰和预防高电压损坏仪器。第72页过压保护和高频滤波电路是因有时心电图机与除颤过压保护和高频滤波电路是因有时心电图机与除颤器、高频电刀同时使用，为确保病人安全和心电图器、高频电刀同时使用，为确保病人安全和心电图机免遭高压冲击，同时为了阻止外界高频干扰信号机免遭高压冲击，同时为了阻止外界高频干扰信号进入心电图机前置级而设置。进入心电图机前置级而设置。缓冲放大器实际上就是起阻抗变换作用，它输入阻缓冲放大器实际上就是起阻抗变换作用，它输入阻抗高输出阻抗低便于与威尔逊网络输入阻抗相匹配。抗高输出阻抗低便于与威尔逊网络输入阻抗相匹配。第73页电极：不锈钢电极电极：不锈钢电极第74页（1 1）导联线）导联线作用：将电极上取得心电信号送到放大器输入端。作用：将电极上取得心电信号送到放大器输入端。要求：要求：要求抗干扰能力强，采取屏蔽线，且屏蔽层可靠接地；要求抗干扰能力强，采取屏蔽线，且屏蔽层可靠接地；为克服分布电容影响，普通采取屏蔽驱动电路。为克服分布电容影响，普通采取屏蔽驱动电路。第75页（2 2）过压保护）过压保护作用：预防其它医疗仪器（比如心脏除颤器、高频电刀等）作用：预防其它医疗仪器（比如心脏除颤器、高频电刀等）使用产生高压脉冲而损坏心电图机。使用产生高压脉冲而损坏心电图机。组成：高压保护电路、中压保护电路和低压保护电路。组成：高压保护电路、中压保护电路和低压保护电路。第76页（3 3）高频滤波器）高频滤波器作用：隔离高频干扰。作用：隔离高频干扰。组成：组成：RCRC低通网络，截止频率：低通网络，截止频率：10KHz10KHz。第77页（4 4）缓冲放大器）缓冲放大器作用：提升电路输入阻抗，降低心电信号衰减和匹配失真。作用：提升电路输入阻抗，降低心电信号衰减和匹配失真。组成：电压跟随器。组成：电压跟随器。第78页（5 5）导联选择器）导联选择器作用：将同时接触人体各部位电极导联线按需要切换组合作用：将同时接触人体各部位电极导联线按需要切换组合成某种导联方式。成某种导联方式。组成：威尔逊网络、多路模拟开关组成：威尔逊网络、多路模拟开关第79页 威尔逊网络是由威尔逊网络是由9 9个电阻组成，个电阻组成，6 6个个20K20K组成一个三角形电路，每一组成一个三角形电路，每一个三角形顶点分别与个三角形顶点分别与3 3个个30K30K组成一组成一个星形电路三个点相连，星形公共点个星形电路三个点相连，星形公共点是威尔逊网络中心端，这点电位与人是威尔逊网络中心端，这点电位与人体电偶中心点电位相等，均可视为零体电偶中心点电位相等，均可视为零点。点。RALALF20K30K 三角形三个顶点分别引入人体右手、左手、左脚三角形三个顶点分别引入人体右手、左手、左脚三角形三个顶点分别引入人体右手、左手、左脚三角形三个顶点分别引入人体右手、左手、左脚三个肢导信号，三角形三个边中点是三个加压肢体导三个肢导信号，三角形三个边中点是三个加压肢体导三个肢导信号，三角形三个边中点是三个加压肢体导三个肢导信号，三角形三个边中点是三个加压肢体导联对应参考点。导联选择电路是控制人体信号输入，联对应参考点。导联选择电路是控制人体信号输入，联对应参考点。导联选择电路是控制人体信号输入，联对应参考点。导联选择电路是控制人体信号输入，不一样导联选自人体不一样部位。不一样导联选自人体不一样部位。不一样导联选自人体不一样部位。不一样导联选自人体不一样部位。第80页威尔逊网络应用威尔逊网络应用第81页2.2.放大部分放大部分作用：将作用：将0.010.015mV5mV级，频率为级，频率为0.050.05100Hz100Hz带噪声带噪声心电信号经放大、滤波后，抵达能够统计和观察水心电信号经放大、滤波后，抵达能够统计和观察水平；平；在放大部分，除了放大心电信号外，还要滤去干扰在放大部分，除了放大心电信号外，还要滤去干扰信号，所以普通采取多级放大电路；信号，所以普通采取多级放大电路；组成：前置放大电路、中间级放大电路、功率放大组成：前置放大电路、中间级放大电路、功率放大电路、电路、1mV1mV标准信号发生器和其它辅助电路。标准信号发生器和其它辅助电路。第82页（1 1）前置放大器）前置放大器是心电信号放大第一级，因为心电信号幅值非常小，且混是心电信号放大第一级，因为心电信号幅值非常小，且混杂了一些其它干扰信号和直流极化电压；杂了一些其它干扰信号和直流极化电压；作用：滤除共模干扰、对心电信号进行适当放大。作用：滤除共模干扰、对心电信号进行适当放大。第83页前置放大器要求前置放大器要求低噪声：内部噪声应比心电信号微弱，将其折算到低噪声：内部噪声应比心电信号微弱，将其折算到输入端应小于输入端应小于15V15V；高输入阻抗：因为电极与皮肤间接触电阻比较高，高输入阻抗：因为电极与皮肤间接触电阻比较高，所以要求前置放大器应有高输入阻抗，普通应在所以要求前置放大器应有高输入阻抗，普通应在2M2M以上；以上；高共模抑制比：因为电磁干扰信号为共模信号，所高共模抑制比：因为电磁干扰信号为共模信号，所以要求提升以要求提升CMRRCMRR，80100dB80100dB ；第84页低零点漂移：因为前置放大器漂移经后级放大后，低零点漂移：因为前置放大器漂移经后级放大后，会严重影响统计；会严重影响统计；宽线性工作范围：因为存在较大极化电压，造成工宽线性工作范围：因为存在较大极化电压，造成工作点漂移，为使工作于放大器线性工作区，要求宽作点漂移，为使工作于放大器线性工作区，要求宽线性工作范围线性工作范围综上，前置放大器惯用仪用放大器（综上，前置放大器惯用仪用放大器（INAINA）比如：比如：AD620AD620，INA128INA128第85页仪表放大器仪表放大器第86页AD620第87页第88页第89页（2 2）1mV1mV标准信号发生器标准信号发生器作用：为了衡量描记心电波形幅值，校准心电图作用：为了衡量描记心电波形幅值，校准心电图机灵敏度，产生机灵敏度，产生1mV1mV矩形波信号，送入前置放大矩形波信号，送入前置放大器，作为器，作为“定标定标”电压，从而在统计纸上描计出电压，从而在统计纸上描计出10mm10mm矩形波；矩形波；位置：前置放大器输入端位置：前置放大器输入端组成：组成：标准电池分压标准电池分压或机内稳压电源分压或机内稳压电源分压或自动或自动1mV1mV定标产生器定标产生器第90页（3 3）时间参数电路（阻容耦合电路）时间参数电路（阻容耦合电路）作用：隔去前置放大器直流电压和直流极化电压，作用：隔去前置放大器直流电压和直流极化电压，耦合心电信号耦合心电信号位置：在前置放大器和后级电压放大器之间。位置：在前置放大器和后级电压放大器之间。要求：要求：3.2S3.2S第91页（4 4）中间放大器）中间放大器作用：是将心电信号深入放大；作用：是将心电信号深入放大；组成：组成：直流放大器（普通采取差分放大）直流放大器（普通采取差分放大）增益调整（统计笔输出幅度不够时调整）增益调整（统计笔输出幅度不够时调整）阻尼调整（方波不够理想时调整）阻尼调整（方波不够理想时调整）增益选择（增益选择（1/21/2、1 1、2 2）50Hz50Hz电源滤波（去除电源引发干扰）电源滤波（去除电源引发干扰）35Hz35Hz肌电滤波（去除肌电引发干扰）肌电滤波（去除肌电引发干扰）闭锁电路、位移（调整热笔在适当位置）闭锁电路、位移（调整热笔在适当位置）第92页（5 5）功率放大器）功率放大器作用：把经过前置放大和中间级放大后心电信号再作用：把经过前置放大和中间级放大后心电信号再经过功率放大，方便又足够电流去驱动去驱动统计经过功率放大，方便又足够电流去驱动去驱动统计器进行心电描记。器进行心电描记。组成：对称互补级输出单端推挽电路。组成：对称互补级输出单端推挽电路。第93页3.3.统计部分统计部分作用：利用热笔统计心电信号作用：利用热笔统计心电信号组成：热统计器（热笔）、统计笔调温电组成：热统计器（热笔）、统计笔调温电路、统计器组成。路、统计器组成。第94页4.4.走纸部分走纸部分作用：带动统计纸做匀速运动；作用：带动统计纸做匀速运动；组成：走纸马达（交流电机）调速、稳速组成：走纸马达（交流电机）调速、稳速电路、齿轮传动机构等；电路、齿轮传动机构等；走纸速度：走纸速度：25mm/s25mm/s，50mm/s50mm/s第95页而调速、稳速电路都采取锁相环技术，经过锁而调速、稳速电路都采取锁相环技术，经过锁相环输入不一样参考频率信号来改变速度，经相环输入不一样参考频率信号来改变速度，经过速度反馈信号与输入参考信号相位比较，锁过速度反馈信号与输入参考信号相位比较，锁相环输出不一样电位来稳定速度。相环输出不一样电位来稳定速度。第96页统计笔调温电路采取调宽脉冲方式，改变脉冲统计笔调温电路采取调宽脉冲方式，改变脉冲宽度（占空比）来改变笔温度。宽度（占空比）来改变笔温度。统计器采取位置反馈式统计器，它是由笔马达统计器采取位置反馈式统计器，它是由笔马达和同轴电位器式位置检测器组成。利用电位器和同轴电位器式位置检测器组成。利用电位器转动臂与统计器线圈同轴特点，使位置反馈式转动臂与统计器线圈同轴特点，使位置反馈式统计器线性好，描记心电图清楚。统计器线性好，描记心电图清楚。第97页5.5.控制部分控制部分作用：系统控制关键，负责信号采集、放大作用：系统控制关键，负责信号采集、放大滤波参数调整、滤波参数调整、A/DA/D变换、存放、分析、显变换、存放、分析、显示、通信和统计控制等。示、通信和统计控制等。组成：组成：CPUCPU（如：单片机）系统、（如：单片机）系统、ADCADC、接、接口等。口等。第98页6.6.电源电源普通心电机电源都有交直流两种方式供整个机器普通心电机电源都有交直流两种方式供整个机器电路工作。电路工作。电源、电源、DC-DCDC-DC变换、蓄电池充电电路等。变换、蓄电池充电电路等。第99页含有导联自动转换及光电隔离放大器心电图机框图 导 联选择器前 置放大器光电隔离主放大器描记器光电隔离浮地电源主电源微机按键液晶显示1mV定标器第100页心电图机性能指标心电图机性能指标1.输入电阻2.灵敏度3.噪声4.抗干扰能力5.频率响应6.绝缘性能第101页第102页 对于对于不一样指不一样指标，国家标，国家标准明确标准明确给出了测给出了测量方法。量方法。第103页ECG6511型单导心电图机概述概述单导心电图机单导心电图机交直流两用交直流两用50Hz50Hz工频和工频和35Hz35Hz肌电干扰抑制肌电干扰抑制主要技术指标主要技术指标第104页第105页输入部分输入部分主放大部分主放大部分按键控制部分按键控制部分扫描扫描走纸走纸部分部分电源电源第106页普通式心电图机放大部分结构普通式心电图机放大部分结构人人体体输输入入保保护护电电路路1mv定标定标高高频频滤滤波波导导联联选选择择前前置置放放大大隔隔离离电电路路电电压压放放大大功功率率放放大大DC-DC浮地电源浮地电源电源电源第107页结构组成：结构组成：浮地前置放大电路（输入部分）浮地前置放大电路（输入部分）键控电路键控电路主放大电路主放大电路电源电路电源电路扫描走纸电路扫描走纸电路第108页浮地前置放大电路第109页心电图机信号通道部分电路心电图机信号通道部分电路输入部分（输入电路，威尔逊电阻网络）输入部分（输入电路，威尔逊电阻网络）时间常数电路时间常数电路放大电路放大电路导联切