生理类仪器设计基础

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1、第六章生理类仪器设计基础6.1概述生理类测量仪器发展两大不同趋向：大型化、复杂化、多功能化（图6.1，表6.1）微型化、便携化、智能化通信或网络交互功能NONIN指夹式脉搏血氧仪蓝牙脉搏血氧计系统设计传感器安全性、可靠性，生物相容性，不影响生理过程放大与滤波输入阻抗、偏置电流、共模抑制比、信噪比处理、分析与监控A/D转换、数字信号处理、生理信号分析整机管理、通信6.2生理信号测量前置级设计生理信号基本特征电磁干扰与系统噪声前置放大电路滤波生物电膜电位静息电位无冲动发生时的电位动作电位随着神经、肌肉和其它细胞上冲动的传导而存在体表电位EE

2、G、ECG、EMG……心电(cardiacelectricactivity)心脏电活动窦房结结间束房室结希氏束束支浦氏纤维网心电图的生理分析心电图的生理分析P波，心房去极化，0.08-0.11s，0.25mV，代表左右两心房的激动过程。QRS波群，心室去极化，0.06-0.10s，代表两个心室的激动过程PR段，代表自心房开始受激动至心室受到激动的时间。PR间期，0.12-0.2s。ST段，代表心室肌已全部受激动到开始复原的时间。T波，心室复极化，0.05-0.25s，代表心室肌激动后复原时电流影响。QT间期，代表整个心室肌从开始激动到完

3、全恢复原状的时间。U波，0.1-0.3s，代表心肌激动的后继电位。P波增宽，大于0.12s，双峰—心房肥大QRS波，大于0.1s—心室肥大若U波明显增高—血钾过低；U波倒置—高血钾、心肌缺血ST-T异常—心肌缺血存在局限性，需结合临床，心脏超声诊断心电图(ElectroCardioGraph)由于人体体液是良导体，心脏每个心动周期所伴随的生物电变化可传达到身体表面各部位。用引导电极把身体特定部位的电位变化通过心电图机描记出来。这种在心动周期内由心脏电位变化而引起的体表；两个部位之间电位差随时间而变化的图形就是心电图(ECG)。通常在肢体

4、上可以放置2个以上的电极，他们两两组成一对进行测量每对电极的输出信号称为一组导联。导联简单的说就是从不同的角度去看心脏电流的变化。心电图的种类可以以导联来区分，如3导联心电图，5导联心电图与12导联心电图，等等。12导联心电图是临床最常见的一种，可以同时记录体表12组导联的电位变化，并在心电图纸上描绘出12组导联信号，常用于一次性的心电图诊断。双极导联（标准导联）标准导联为最早使用的双极肢体导联，反映两个肢体之间的电位差。单极导联（胸导联）双极导联无法判断每个电极的电位绝对值。加压单极肢导联利用双极导联时，由于电极位置离心脏较远，而测得

5、的电压较小。12导心电图心电图主要频带T波0~9HzP波0~17HzR波0~33Hz心电波形的主要带宽集中在33Hz以下脑电波ElectroEncephaloGraphy大脑皮层细胞存在着频繁的电活动。这种电位的波动叫做脑电波。来自于神经元。EEG主要是由皮层内大量神经元突触后电位同步总和所形成的，是许多神经元共同活动的结果。一部分是有节律，一部分是无节律的。EEG与脑区域、脑状态有着密切的关系，成为人们研究脑活动和诊断脑疾患的重要手段。大脑皮层——是大脑信息处理的中枢，它由神经元细胞组成。神经元——神经系统的功能单位。哺乳动物的皮层主

6、要由4个叶组成：枕叶、顶叶、颞叶和额叶。前3个叶分别接受视觉、躯体感觉和听觉的传入，额叶则是许多运动通路的起点。大脑的结构在头皮表面记录到的电位变化叫做脑电图EEGElectroEncephaloGraph按照频率的不同，脑电波可以分成下面的几种：脑电图（1）α波学习与思考的最佳脑波状态在头颅的枕部记录下来的一种有节率性的脑电波，频率8~13Hz，幅度10~50μV，注意的是α波在整个大脑皮层中都有出现，而在枕部最为明显。当人们的大脑频率处于α波时，人的意识清醒，但身体却是放松的，它提供意识与潜意识的“桥梁”。在这种状态下，身心能量耗费

7、最少，相对的脑部获得的能量较高，运作就会更加快速、顺畅、敏锐。脑电图（2）β波紧张、压力、脑疲劳时的脑波状态在额部和颞部最为明显，频率18~30Hz，幅度5~30μV。人们清醒时，大部分时间大脑频率处于β波状态。随着β波的增加，身体逐渐呈紧张状态，因而削减了体内免疫系统能力，此时人的能量消耗加剧，容易疲倦，若不充分休息，容易堆积压力（这是现代人的通病）。适当的β波对注意力提升以及认知行为的发展有积极作用。（3）δ、θδ波深度睡眠脑波状态，频率1~3Hz，幅度10~20μV。当人们的大脑频率处于δ波时，为深度睡眠、无意识状态。人的睡眠品质

8、好坏与δ波有非常直接的关系。δ波睡眠是一种很深沉的睡眠状态，如果在辗转难眠时自己召唤出近似δ波状态，就能很快地摆脱失眠而进入深沉睡眠。θ波深度放松、无压力的潜意识状态，频率4~7Hz，幅度20~40μV。当