生物醫(yī)學(xué)傳感器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè).doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除生物醫(yī)學(xué)傳感器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)電子信息學(xué)院生物電子學(xué)系2016.2實(shí) 驗(yàn) 須 知一、學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)學(xué)生進(jìn)行最佳智能結(jié)構(gòu)培養(yǎng)的必要教學(xué)環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)合格人才的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生應(yīng)通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)努力培養(yǎng)自己的獨(dú)立工作能力、動(dòng)手能力、觀察能力、分析能力和創(chuàng)造能力；培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，理論聯(lián)系實(shí)際和求真務(wù)實(shí)的作風(fēng)；努力通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)深化對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)。為了嚴(yán)肅認(rèn)真地完成教學(xué)所規(guī)定的全部任務(wù)，特作如下規(guī)定，必須認(rèn)真執(zhí)行。1 實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真預(yù)習(xí)，經(jīng)指導(dǎo)教師質(zhì)疑不合格者不應(yīng)盲目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。2 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室工作必須嚴(yán)肅認(rèn)真、提倡創(chuàng)新，聽從教師指導(dǎo)。嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行操作，認(rèn)真觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不得捏造數(shù)據(jù)或抄襲他人結(jié)果。3 不得遲到，保持環(huán)境安靜、整潔，嚴(yán)禁吸煙、隨地吐痰和丟棄垃圾廢棄物。4 愛護(hù)公共財(cái)物，未經(jīng)許可，不得隨意動(dòng)用別組的儀器、工具、材料。損壞公物，照價(jià)賠償。5 注意安全，如遇異常情況，應(yīng)立即切斷電源、熄滅火源、關(guān)閉水源，防止事故蔓延擴(kuò)大。并保持現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)報(bào)告指導(dǎo)老師作好善后處理。6 實(shí)驗(yàn)結(jié)束，應(yīng)切斷儀器電源，數(shù)據(jù)交指導(dǎo)教師評(píng)閱合格后，再整理好儀器設(shè)備、工具、器材、桌椅等。7 認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按時(shí)交指導(dǎo)教師評(píng)閱。二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)工作的全面總結(jié)和最終成果，要能完整和真實(shí)地反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果。編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告也是一種基本訓(xùn)練，必須以嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度來對(duì)待。撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告要遵守一定的規(guī)范和要求。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)書寫簡(jiǎn)潔、文理通順、數(shù)據(jù)、圖表齊全。報(bào)告主要內(nèi)容應(yīng)包括： 1 有設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)先要作好預(yù)設(shè)計(jì)工作。2 實(shí)驗(yàn)名稱。3 實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件。（實(shí)際使用的設(shè)備、器件名稱及型號(hào)）5 對(duì)設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，要求有設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。6 記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填寫表格、畫出圖形。原始數(shù)據(jù)必須用鉛筆填寫，由指導(dǎo)教師簽字，否則實(shí)驗(yàn)無效。7 故障現(xiàn)象、分析及解決方案。8 原始數(shù)據(jù)不能代替報(bào)告數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告沒有按時(shí)上交及報(bào)告中的原始數(shù)據(jù)沒有指導(dǎo)教師簽字或偽造指導(dǎo)教師簽字，都無效。 附錄、LabVIEW用于生物醫(yī)學(xué)信號(hào)分析NI公司的生物L(fēng)abVIEW（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench，實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái)）是由美國國家儀器公司所開發(fā)的圖形化程序編譯平臺(tái)，發(fā)明者為杰夫考度斯基（Jeff Kodosky），程序最初于1986年在蘋果電腦上發(fā)表。目前可支持Windows，UNIX，Linux，Mac OS等操作系統(tǒng)。由于LabVIEW特殊的圖形程序簡(jiǎn)單易懂的開發(fā)接口，縮短了開發(fā)原型的速度以及方便日后的軟件維護(hù)，因此逐漸受到系統(tǒng)開發(fā)及研究人員的喜愛。LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一種圖形化的編程語言的開發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW 集成了與滿足 GPIB、VXI、RS-232和 RS-485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動(dòng)有趣。LabVIEW實(shí)現(xiàn)：l 數(shù)據(jù)分析：散點(diǎn)圖，彭加萊圖，放電序列響應(yīng)函數(shù)，放電頻次圖，簇節(jié)律分析，相關(guān)性分析等。l 波形顯示，為用戶對(duì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果的合理性提供判斷準(zhǔn)則。l 微電極記錄坐標(biāo)顯示。l 參數(shù)列表。l 圖像操作，提供圖像編輯保存和調(diào)用Matlab圖像顯示功能。生物醫(yī)電實(shí)驗(yàn)儀，原理上介紹各種人體監(jiān)護(hù)傳感器的工作過程，是針對(duì)醫(yī)學(xué)儀器類的學(xué)生教學(xué)實(shí)驗(yàn)用。是各種常規(guī)病人生理信號(hào)監(jiān)護(hù)儀的原理性近似體現(xiàn)，體現(xiàn)生理信號(hào)的電特性，不能用于人的正式監(jiān)護(hù)和測(cè)量。NI生物醫(yī)學(xué)入門工具包是用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的應(yīng)用程序套件。這些應(yīng)用程序讓你能夠使用NI軟件（例如LabVIEW）和NI硬件（例如NI教學(xué)實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器套件II，NI ELVIS II），用于生物醫(yī)學(xué)解決方案。你可以使用這些應(yīng)用程序，執(zhí)行內(nèi)建的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用程序，例如對(duì)生物信號(hào)進(jìn)行采集、預(yù)處理、提取以及分析。你可以使用生物醫(yī)學(xué)傳感器和NI硬件采集現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)時(shí)生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)?；蛘邚奈募袑?dǎo)入生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)到工具包的應(yīng)用程序中，例如來自MIT-BIH數(shù)據(jù)的文件，進(jìn)行分析。您還可以使用工具包中的應(yīng)用程序，從心電圖（ECG）信號(hào)中提取特性，分析心率變異性（HRV）以及測(cè)量血壓。您也可以使用NI硬件和工具包中的應(yīng)用程序生成標(biāo)準(zhǔn)的模擬生物醫(yī)學(xué)信號(hào)，對(duì)生物醫(yī)學(xué)儀器進(jìn)行驗(yàn)證和測(cè)試。1）虛擬儀器綜合教學(xué)平臺(tái)ELVIS II：美國國家儀器公司的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器套件 (NI ELVIS)可用于動(dòng)手設(shè)計(jì)及原型設(shè)計(jì)，平臺(tái)集成了12款最常用儀器，包括示波器、數(shù)字萬用表、函數(shù)發(fā)生器、波特分析儀等，緊湊的結(jié)構(gòu)是實(shí)驗(yàn)室及課堂教學(xué)的理想選擇。NI ELVIS可通過USB接口與PC連接，實(shí)現(xiàn)快速易用的測(cè)量采集及顯示。作為基于NI LabVIEW圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，NI ELVIS能夠發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)的靈活性及自定義功能。同時(shí)，NI ELVIS也是NI電子教育平臺(tái)中的重要部分，結(jié)合NI Multisim采集及仿真環(huán)境實(shí)現(xiàn)NI ELVIS板載電路的測(cè)量及仿真。NI ELVIS的設(shè)計(jì)以教學(xué)為目標(biāo)，是一款全面的教學(xué)工具，用于電路設(shè)計(jì)、生物醫(yī)電、儀器控制、無線通信、嵌入式/MCU 理論等教學(xué)。此外，NI ELVIS II+還特有100 MS/s的示波器，可用于測(cè)量高頻信號(hào)或設(shè)計(jì)高頻濾波器。2）生物醫(yī)電教學(xué)傳感器套件：這個(gè)傳感器套包中包含了7個(gè)傳感器，分別是：l 體表溫度傳感器l 握力傳感器l 血壓傳感器l 手持式心率計(jì)傳感器l EKG傳感器l O2氣體傳感器l 肺活量傳感器圖1 體表溫度傳感器圖2 握力傳感器圖3 血壓傳感器圖4 手持式心率計(jì)傳感器圖5 EKG傳感器圖6 O2氣體傳感器圖7 肺活量傳感器實(shí)驗(yàn)一、溫度傳感器分析與測(cè)試【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?掌握溫度傳感器工作的實(shí)驗(yàn)原理2掌握溫度傳感器的設(shè)計(jì)，溫度測(cè)量的方法以及測(cè)量所得信號(hào)的處理和顯示方法，并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單分析?！緦?shí)驗(yàn)原理】溫度傳感器是用來測(cè)量溫度高低的。它把溫度的高低轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，測(cè)量電信號(hào)的大小就可以知道溫度的高低。溫度傳感器根據(jù)其材料來分有很多種類型，比如半導(dǎo)體二極管型，熱電偶型，熱敏電阻型.等等。本實(shí)驗(yàn)中的熱敏電阻本身就是一種溫度傳感器。 熱敏電阻感受溫度變化后，使自身的電阻值發(fā)生變化。通過一個(gè)橋式電路或者更簡(jiǎn)單的分壓電路，可以把電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)值，通過電腦顯示屏顯示出來，就可以測(cè)量溫度。注意事項(xiàng)：使用材料為絕緣、導(dǎo)熱、防水，測(cè)溫?cái)?shù)值靈敏且快速。主要用于空氣和水等的溫度測(cè)量，不能用暴力?！緦?shí)驗(yàn)設(shè)備與器件】l 電腦（硬件及軟件LabVIEW）l 電源l NI虛擬儀器套件ELVIS IIl 面包板l 溫度傳感器l USB接口、導(dǎo)線【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】利用溫度傳感器構(gòu)成的測(cè)溫電路，利用LabView 軟件，對(duì)空氣溫度及體表溫度進(jìn)行測(cè)定及分析。 實(shí)驗(yàn)步驟：1 打開電腦；2 接線，并連接表面溫度傳感器的接口。如圖1-1所示：圖1-1 傳感器接線圖l AI0+ 連接在 SIG1 上（信號(hào)）l +5V連接在5V 上（用于供電）l GROUND連接在 GND （接地）l AI0-連接在GND 上（差分方式是為elvis自己定義好的，為了增加信噪比。）3. 打開ELVIS II電源；4. 啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集軟件。1）打開桌面上的生物醫(yī)電教學(xué)工作臺(tái)圖標(biāo)，如圖1-2所示：圖1-2生物醫(yī)電教學(xué)工作臺(tái)圖標(biāo)2）打開出現(xiàn)如圖1-3所示的畫面：圖1-3 生物醫(yī)電教學(xué)工作臺(tái)界面選擇左上第一個(gè)圖標(biāo)，見圖1-4：圖1-4單擊此圖標(biāo)，打開一個(gè)對(duì)話框，見圖1-5：圖1-5我們選擇cancel，進(jìn)入一個(gè)新的設(shè)置。見圖1-6：圖1-6 生物信號(hào)記錄及保存圖框3）對(duì)生物信號(hào)記錄進(jìn)行設(shè)置，如圖1-7所示：圖1-7 設(shè)置生物信號(hào)圖標(biāo)4）點(diǎn)擊此標(biāo)志，將軟件設(shè)置成識(shí)別表面溫度傳感器信號(hào)的形式，進(jìn)行溫度的數(shù)據(jù)測(cè)量， 并準(zhǔn)備收集數(shù)據(jù)。如下圖1-8所示（注意圖1-8右上方的“+” 號(hào)及“刷新”號(hào)，均要進(jìn)行操作）：圖1-8 溫度設(shè)置圖框1注意：此“sensor scaling”圖標(biāo)中下拉菜單中有：l Blood Pressure-mmHg 對(duì)應(yīng)于血壓測(cè)試l EKG-mv 對(duì)應(yīng)于心電測(cè)試l Hand Dynamometer-(kg,lb,N) 對(duì)應(yīng)于握力測(cè)試（單位分別為公斤力，一磅約453g力，102g力）l Heart Rate Monitor V 對(duì)應(yīng)于心率測(cè)量l Temperature C 對(duì)應(yīng)于溫度（以攝氏度為單位）此次實(shí)驗(yàn)選擇最后一項(xiàng) Vernier Temperature C，設(shè)置后及時(shí)刷新，保存，按繼續(xù)，出現(xiàn)如下圖1-9所示頁面：圖1-9 溫度設(shè)置圖框2按繼續(xù)，出現(xiàn)圖1-10：圖1-10 溫度設(shè)置圖框3可按ok，即可測(cè)量溫度。5）測(cè)量時(shí)，軟件先對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，所以有遲緩的現(xiàn)象，一般約30秒后開始捕捉到正常的信號(hào)。當(dāng)數(shù)據(jù)較穩(wěn)定時(shí)，我們按顯示框右下角的log按鈕，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，如圖1-11所示：圖1-11我們開始進(jìn)行測(cè)量設(shè)置時(shí)，會(huì)注意到圖1-10中左下角的數(shù)據(jù)保存路徑圖標(biāo)，如圖1-12所示，這表示本次實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)保存的場(chǎng)所，在我的文檔中的Labview Data中。圖1-12當(dāng)我們測(cè)量數(shù)據(jù)約30秒后，按停止按鈕，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，此時(shí)，我們可以將按鈕轉(zhuǎn)為分析按鈕，如圖1-13所示：圖1-13按player setting，打開圖1-14，并點(diǎn)擊左上角的文件FILE PATH，會(huì)出來右邊的對(duì)話框，如圖1-14所示。圖1-14打開我的文檔，出現(xiàn)對(duì)話框如圖1-15。圖1-15選擇labview data，點(diǎn)“ok”，選擇剛保存的文檔，如圖1-16所示，并打開。圖1-16我們會(huì)得到一個(gè)保存完好的數(shù)據(jù)文檔，如圖1-17、圖1-18、圖1-19所示。圖1-17圖1-18圖1-19【實(shí)驗(yàn)記錄】實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)者姓名：指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：評(píng)語：實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表測(cè)量值（溫度）空氣溫度手指表面的溫度【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】最終結(jié)果是：當(dāng)所測(cè)溫度升高時(shí)，相應(yīng)的電壓顯示曲線也相應(yīng)增大，所示溫度也會(huì)增大；反之亦然，當(dāng)溫度降低時(shí)，相應(yīng)的電壓顯示曲線也相應(yīng)減小，所示溫度也會(huì)減小。我們可以測(cè)空氣溫度，也可以測(cè)手指表面的溫度，記住不要使用暴力，以及測(cè)量身體其他表面的部位，了解人體的深部體溫和體表體溫的關(guān)系等。實(shí)驗(yàn)二、握力傳感器分析與測(cè)試【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 掌握握力傳感器的工作原理和設(shè)計(jì)思路方法2. 掌握握力測(cè)試的方法、調(diào)試及測(cè)得數(shù)據(jù)的分析等?！緦?shí)驗(yàn)原理】握力傳感器主要是因?yàn)閴毫ψ饔迷谖矬w上以后產(chǎn)生壓強(qiáng)，使物體發(fā)生形變。其能直接將絕對(duì)壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換為采集器可以接受的電壓值。通過數(shù)據(jù)采集器傳給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化后，以數(shù)字形式顯示在計(jì)算機(jī)。這時(shí)可以直接讀出握力值?！緦?shí)驗(yàn)設(shè)備與器件】l 電腦（硬件及軟件LabVIEW）l 電源l ni虛擬儀器套件ELVIS IIl 面包板l 握力傳感器l USB接口、導(dǎo)線【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】利用握力傳感器構(gòu)成的測(cè)力電路，利用LabView 軟件，將測(cè)得的信號(hào)通過顯示器顯示出來。實(shí)驗(yàn)步驟：1 打開電腦2 接線，并連接握力傳感器的接口。如圖2-1所示：圖2-1 傳感器接線圖3. 打開ELVIS II電源4. 啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集軟件。1）、2）、3）步驟過程同前面的溫度傳感器。4）設(shè)置握力傳感器測(cè)試途徑，如圖2-2，注意設(shè)置力的限度不要太高，否則超過軟件的電壓限制范圍。如設(shè)置牛頓力，一般不要大于600N，最大限度不超過850N。圖2-2按繼續(xù)按鈕，出現(xiàn)界面如圖2-3：圖2-3按繼續(xù)，出現(xiàn)如圖2-4，圖2-4 其他注意點(diǎn)同前面的實(shí)驗(yàn)，接著我們進(jìn)行握力測(cè)試，得出如下的圖形，如圖2-5所示：圖2-5我們進(jìn)行記錄，并保存，當(dāng)我們進(jìn)行數(shù)據(jù)提取時(shí)，我們打開保存的文檔，如圖2-6所示圖2-6 接著，步驟類似于前面的溫度測(cè)試，繼續(xù)點(diǎn)擊如圖2-7中的左上角，即圖2-8所示的圖標(biāo)：圖2-7圖2-8進(jìn)一步打開握力測(cè)試保存的文檔，繼續(xù)如圖2-9，按ok，繼續(xù)打開圖2-10。圖2-9圖2-10打開23.tdms文檔，出現(xiàn)如圖2-11的對(duì)話框：圖2-11我們可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如圖2-12圖2-12從圖2-12，我們可以很直觀地看到我們的握力數(shù)值，最高接近于240N。我們?cè)俅蜷_數(shù)值一欄，可以找到我們的握力最大值，如圖2-13所示。圖2-13【實(shí)驗(yàn)記錄】實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)者姓名：指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：評(píng)語：表1.1測(cè)量值（握力N）1234【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】我們進(jìn)行握力測(cè)試時(shí)，了解握力傳感器的工作原理和設(shè)計(jì)思路方法。掌握握力測(cè)試的方法、調(diào)試及測(cè)得數(shù)據(jù)的分析等。測(cè)出個(gè)體每次測(cè)量的握力最大值，并進(jìn)行比較，經(jīng)常鍛煉手臂力量的人是否握力大，另外疲勞狀態(tài)下，握力值會(huì)相對(duì)減小。注意點(diǎn)：握力限值不要設(shè)置過高！同時(shí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意對(duì)儀器的保護(hù)，并與醫(yī)療設(shè)備中的握力測(cè)試儀進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)三、心電傳感器分析與測(cè)試【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 掌握心電傳感器的原理。2 掌握心電圖導(dǎo)聯(lián)及其電極連接方式，對(duì)心電進(jìn)行測(cè)試；了解心電圖各波形的生理意義，了解正常心電圖的波形。觀察運(yùn)動(dòng)對(duì)心電的影響?！緦?shí)驗(yàn)原理】心電傳感器是能感受心臟不同區(qū)域細(xì)胞的動(dòng)作電位波形并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。心電圖通過心電傳感器，描記人體體表記錄的心臟電位變化曲線，反映了心臟興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和恢復(fù)過程中的生物電位變化。心臟在收縮之前，首先發(fā)生電位變化。在人體中，心電變化由心臟的起搏點(diǎn)竇房結(jié)開始，經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)至心室，最后到達(dá)心肌，引起肌肉的收縮。心臟興奮活動(dòng)的綜合性電位變化可通過體液傳導(dǎo)到動(dòng)物體表，經(jīng)體表電極引導(dǎo)并放大后傳輸至心電圖機(jī)或生理信號(hào)采集系統(tǒng)便可采集到心電圖。心電圖可以反映心臟的綜合性電位變化的發(fā)生、傳導(dǎo)和消失過程。正常心電圖包括P、QRS和T三組波形，它們代表心臟活動(dòng)不同的生理意義，其中， P波代表心房去極化，QRS波群代表心室去極化；T波代表心室復(fù)極化。P-R間期代表興奮由心房傳至心室的傳導(dǎo)耗時(shí)。心電圖典型的波形圖如圖3-1所示。圖3-1 心電圖典型波形在圖3-1中,P波的最高幅值不超過0.25mV;Q波的幅值約0.1mV;R波的幅值在0.5-1.5mV;S波的幅值約0.2mV;T波的幅值在0.1-0.5mV。P-R間期在0.12-0.2秒，QRS小于0.1秒，Q-T小于0.4秒。因此,運(yùn)算放大器是對(duì)微弱電壓信號(hào)的放大,傳送給單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換電壓是0-5V?！緦?shí)驗(yàn)設(shè)備與器件】l 電腦（硬件及軟件LabVIEW）l 電源l ni虛擬儀器套件ELVIS IIl 面包板l 心電傳感器（一套）l USB接口、導(dǎo)線【實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)】1. 測(cè)量時(shí)應(yīng)注意保持室內(nèi)安靜。2. 心電圖測(cè)量的時(shí)候，不要緊張，不要亂動(dòng)，否則會(huì)影響到心電圖的不準(zhǔn)確?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】利用心電傳感器構(gòu)成的測(cè)壓電路，利用LabView 軟件，對(duì)心電圖進(jìn)行測(cè)量及分析。對(duì)正常狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)后心電進(jìn)行測(cè)試和分析。實(shí)驗(yàn)步驟:1打開電腦。2接線，并連接心電傳感器的接口（同前面的實(shí)驗(yàn)）。3. 電極連接：左上臂紅色電極（陽性電極），右上臂綠色電極（陰性電極），黑色電極連接在手腕處（接地），左右均可。注意點(diǎn)：電極一定要粘貼牢固，不然采集不到準(zhǔn)確信號(hào)，還要避開主要肌肉，如二頭肌或三頭肌等，因?yàn)榧∪饣顒?dòng)會(huì)干擾心電圖的記錄。電極粘貼的位置稍微偏上臂的外側(cè)，大約在手肘及肩膀中線位置。4. 打開ELVIS II電源5. 啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集軟件，打開生理信號(hào)采集系統(tǒng)，將導(dǎo)聯(lián)線的插口與生理信號(hào)采集器的輸入通道連接，點(diǎn)擊NI labview軟件工具欄中的“模板”，選擇右上角的“心電圖”分析，如圖3-2，點(diǎn)擊開始，記錄心電圖： 圖3-2 區(qū)分心電圖各波形，測(cè)量各波形的持續(xù)時(shí)間和振幅； 運(yùn)動(dòng)三分鐘，觀察心電圖的變化。 進(jìn)行步驟可得到類似于圖3-3的正常心電圖，了解心電圖各波形的生理意義。圖3-3當(dāng)心電圖穩(wěn)定描記30秒后，可按statistics（統(tǒng)計(jì)）按鈕，對(duì)所描記的心電圖進(jìn)行系統(tǒng)分析，得到如圖3-4的分析圖：圖3-4如要另外編輯保存，可打開如圖3-5中的“report”按鈕，并另行保存。圖3-5可得出類似于圖3-6的分析報(bào)告：圖3-66運(yùn)動(dòng)后進(jìn)行心電圖的再次測(cè)量?！緦?shí)驗(yàn)記錄】 將實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)記錄在表格中。表1.1 實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)者姓名：指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：評(píng)語：表1.2項(xiàng)目安靜狀態(tài)下測(cè)量（s）運(yùn)動(dòng)后測(cè)量（s）P-R間期QRS間期Q-T間期【實(shí)驗(yàn)分析和總結(jié)】1）心電圖的典型波形P波：由心房的激動(dòng)所產(chǎn)生。前一半主要由右心房所產(chǎn)生，后一半主要由左心房所產(chǎn)生。正常P波的寬度不超過0.11s，最高幅度不超過2.5mm。QRS波群：反映左、右心室的電激動(dòng)過程，稱QRS波群的寬度為QRS時(shí)限，代表全部心室肌激動(dòng)過程所需要的時(shí)間。T波：代表心室激動(dòng)后復(fù)原時(shí)所產(chǎn)生的電位。在R波為主的心電圖上，T波不應(yīng)低于R波1/10。U波：位于T波之后，可能是反映心肌激動(dòng)后電位與時(shí)間的變化。人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)仍在探討之中。2）心電圖的典型間期和典型段P-R間期：是從P波起點(diǎn)到QRS波群起點(diǎn)的相隔時(shí)間。寬度不超過0.2s，它代表從心房激動(dòng)開始到心室開始激動(dòng)的時(shí)間。這一期間隨著年齡的增長而有加長的趨勢(shì)。QRS間期：從Q波開始至S波終了的時(shí)間間隔。它代表兩側(cè)心室?。òㄐ氖议g隔?。┑碾娂?dòng)過程。正常人最高不超過0.10s 。S-T段：從QRS波群的終點(diǎn)到T波起點(diǎn)的一段。正常人的S-T段是接近基線的，與基線間的距離一般不超過0.05mm。P-R段：從P波后半部分起始端至QRS波群起點(diǎn)。同樣，正常人的這一段也是接近基線的。Q-T間期：從QRS波群開始到T波終結(jié)相隔的時(shí)間。它代表心室肌除極和復(fù)極的全過程。正常情況下，Q-T間期的時(shí)間不大于0.44s。3）正常人的心電圖典型值P波：0.2mV；Q波：0.1mV；R波：0.51.5mV；S波：0.2mV；T波：0.10.5mV；P-R間期：0.120.2秒；QRS間期：0.060.1s；S-T段：0.120.16s；P-R段：0.040.8s。4）異常所代表的的意義P-R間期：指在心電圖中代表心房開始除極到心室開始除極的時(shí)間。正常值（成人）：0.120.2秒。意義：PR縮短見于：結(jié)性心律、WPW、竇性心動(dòng)過速、LGL。 PR延長見于：0AVBQRS波群時(shí)間延長，見于心室肥大、心室內(nèi)傳導(dǎo)阻滯及預(yù)激綜合征。Q-T間期代表心室除極和復(fù)極的全過程所需的時(shí)間。心率在60100次/分時(shí)，正常范圍是0.32-0.44秒它的長短于心率的快慢密切相關(guān)。心率越快，Q-T間期越短，反之則越長。都由心律失常造成。Q-T間期的患者易發(fā)生暈厥或阿-斯綜合征。5）運(yùn)動(dòng)后心電圖的變化心電圖會(huì)有變化，心率會(huì)上升，一般越劇烈的運(yùn)動(dòng)心率上升越快，但是因人而異。心電圖的波形變窄，波形也會(huì)出現(xiàn)變化，甚至心動(dòng)過速后可見ST段壓低，心跳平穩(wěn)后又恢復(fù)正常。實(shí)驗(yàn)四、血壓傳感器分析與測(cè)試【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1. 掌握血壓傳感器的原理，了解其設(shè)計(jì)，掌握血壓測(cè)量方法。2. 學(xué)習(xí)用血壓傳感器來測(cè)量人體血壓，掌握其測(cè)量原理，同時(shí)得到收縮壓、舒張壓及心率。3. 觀察影響血壓的一些因素?！緦?shí)驗(yàn)原理】此血壓傳感器測(cè)血壓是基于振動(dòng)法。在增加或減少靜壓的過程中，提取、放大脈動(dòng)壓并描繪其包絡(luò)線，然后對(duì)包絡(luò)線的幾何形態(tài)加以分析，包絡(luò)線最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的靜壓即為平均壓。由平均壓通過比值法或拐點(diǎn)法估算舒張壓和收縮壓。測(cè)振法通過壓力脈搏波與袖帶壓力同時(shí)記錄來測(cè)量血壓。設(shè)Pa為動(dòng)脈壓，Pc為袖帶壓，則當(dāng)袖帶內(nèi)靜壓力大于收縮壓時(shí)，動(dòng)脈關(guān)閉，袖帶內(nèi)因近端脈搏的沖擊而出現(xiàn)小幅度的振蕩波；當(dāng)靜壓力小于等于收縮壓時(shí)，波幅開始增大；靜壓力等于平均動(dòng)脈壓時(shí)，動(dòng)脈管壁處于去負(fù)荷狀態(tài)，波幅達(dá)到最大。靜壓力小于平均動(dòng)脈壓時(shí)波幅逐漸減小，當(dāng)靜壓力小于舒張壓以后，動(dòng)脈管壁在舒張期已充分?jǐn)U張，管壁剛性增加，波幅又維持較小幅度的水平。在增加或減少靜壓的過程中，提取、放大脈動(dòng)壓并描繪其包絡(luò)線，然后對(duì)包絡(luò)線的幾何形態(tài)加以分析，包絡(luò)線最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的靜壓即為平均壓。由平均壓通過比值法或拐點(diǎn)法估算舒張壓和收縮壓。采用傳感器采集脈搏信號(hào)，測(cè)量高壓、低壓值，靈敏度高，且其工作不受外界聲音等因素干擾。有關(guān)原理見圖4-1。(OS)(Om)(Od)圖4-1 基于放氣過程的血壓測(cè)量原理圖【實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件】l 電腦（硬件及軟件LabVIEW）l 電源l ni虛擬儀器套件ELVIS IIl 面包板l 加壓氣泵、排氣閥、血壓壓力傳感器（一套）l USB接口、導(dǎo)線 【實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)】 測(cè)量前安靜休息片刻，以消除緊張、勞累對(duì)血壓的影響；2.臂帶下方距肘關(guān)節(jié)1-2cm；3.被檢查者手臂應(yīng)與心臟位置同高；4.裸露手臂或僅穿薄衣進(jìn)行測(cè)量；袖帶放置平展，松緊度以插入一個(gè)手指為宜；5.一般連測(cè)23次即可，取其最低值做為本次血壓的數(shù)據(jù)。6.測(cè)量時(shí)手掌放松，手掌向上；測(cè)量過程中保持平靜，身體放松；袖帶的底部都應(yīng)該在手臂肘窩上方12厘米的地方。有的患者把袖帶戴得過高或者過低，血流經(jīng)過這些地方時(shí)壓力已經(jīng)發(fā)生了改變，測(cè)量的結(jié)果當(dāng)然不準(zhǔn)確。有的血壓計(jì)袖帶使用范圍為2232厘米，但一些使用者的臂周長大于或小于袖帶適用的范圍，這樣一來其血壓測(cè)量值也可能不準(zhǔn)確。因此一定要配置一條尺寸合適的袖帶，并且把它戴在準(zhǔn)確的位置上。要知道，人的血壓在一天之內(nèi)的變化相對(duì)是很大的。嚴(yán)格來說，人每一時(shí)刻的血壓都是不一樣的，而且還會(huì)隨著人的心理狀態(tài)、時(shí)間、季節(jié)、氣溫的變化以及測(cè)量的部位、體位的不同而發(fā)生變化的。因此，每天測(cè)量血壓的時(shí)間應(yīng)該固定。醫(yī)生建議，最佳的測(cè)量血壓時(shí)間應(yīng)該是清晨起床后，這時(shí)人處于一種靜息狀態(tài)下，比較能真實(shí)地反映血壓水平。以聽診法原理制成的電子血壓計(jì)，雖然實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)，但仍未徹底解決其固有缺點(diǎn)，即誤差大、重復(fù)性差、易受噪音干擾。因?yàn)槊}壓震蕩波與血壓有較為穩(wěn)定的相關(guān)性，因此實(shí)際家庭自測(cè)血壓的應(yīng)用中，利用振動(dòng)原理測(cè)量的血壓結(jié)果比聽診法較為準(zhǔn)確。而且測(cè)振法測(cè)血壓時(shí)袖套內(nèi)無拾音器件，操作簡(jiǎn)單，抗外界噪聲干擾能力強(qiáng)，還可同時(shí)測(cè)得平均壓?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】利用血壓傳感器構(gòu)成的測(cè)壓電路，利用LabView 軟件，將測(cè)得的信號(hào)通過顯示器顯示出來，得到收縮壓、舒張壓及心率，并觀察影響血壓的一些因素。實(shí)驗(yàn)步驟：1打開電腦2接線，并連接血壓傳感器的接口（同前面的實(shí)驗(yàn)）。3. 打開ELVIS II電源4. 啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集軟件，5. 測(cè)量血壓1）受試者脫去右臂衣袖，取坐位，右肘關(guān)節(jié)輕度彎曲，置于實(shí)驗(yàn)桌上，使上臂中心部與心臟位置同高，準(zhǔn)備測(cè)量。2）靜坐五分鐘，待肢體放松、呼吸平穩(wěn)與情緒穩(wěn)定。3）松開血壓傳感器橡皮球的螺絲帽，驅(qū)出袖帶內(nèi)殘留氣體后將螺絲帽旋緊。4）將袖帶平整、松緊適宜地纏繞右上臂，帶下緣至少位于肘關(guān)節(jié)上2cm處，按start鈕，開始測(cè)量。5）測(cè)量血壓，打開如圖4-2的右下圖標(biāo)，此為血壓分析裝置：圖4-2打開如圖4-3的對(duì)話框圖4-3按圖中左下角數(shù)據(jù)采集設(shè)置（DAQ Setting）按鈕，打開如圖4-4的話框，做類似設(shè)置（血壓限值可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，但也不可以設(shè)置過高，不能超過250mmHg）：快速重復(fù)擠壓橡膠球充氣袖帶對(duì)志愿者的手臂直到壓力介于150和170毫米汞柱達(dá)到。在氣囊膨脹到這種壓力，把球抽到一個(gè)表。內(nèi)置減壓閥將開始慢慢的袖帶放氣。6) When the pressure drops to 50 mmHg, press the “Stop” button to stop data collection.6）當(dāng)壓力降到50毫米汞柱，按“停止”按鈕來停止數(shù)據(jù)采集。圖4-4進(jìn)行刷新，按ok，表示設(shè)置完成?；氐綀D4-2的話框，如一系列準(zhǔn)備妥當(dāng)，可以按開始按鈕，如圖4-5所示，開始進(jìn)行血壓測(cè)量和分析，要停止時(shí)，可按stop：