电子医疗仪器慢变信息检测.pptVIP

第二章 人体固有慢变信息的检测 人体固有慢变信息是十分丰富的。这里面有生物电方面；有力、加速度、温度、声音以及化学方面（如PH值、浓度等等）；还有血液方面的一系列信息。 第一节 人体固有信息的提取 从电子检测的角度看，只有将所有收集到的信息转变为相关的电量，才有可能应用电子技术，其检测方案如图1。 人体固有（潜存）信息，大量是慢变化的小信号，所以从电子技术角度来看，这类信息主要是低频以至直流的微信息，亦即属于直流放大这一范围的内容。 电信号 热、力、光、 运动等 人 体 非电量 传感器 电抗等 驱动 电极 直测 电压 处理单元(如放大器) 记录或 显 示 图1 人体固有慢变信息的检测方案 人体固有慢变信息提取主要有两种方法： 1、利用传感器接收非电的人体固有信息，并将之转为电参量（如电抗、电压等）。 传感器种类很多，其功能是将非电量（如热、力、运动（位移）、光等）转为电参量（电流、电压或其他电参量，如阻抗等），有一部分传感器能够把非电量直接转换成电压（或电流），我们称之为有源传感器。因为这类传感器的输出就是电压，所以不必用“源”的驱动转换就可以直接进行放大处理，如压电、光电等；另一部分，传感器则不是转为电压，而是输出如电阻、电感、电容等电参量。这需要另外再被“源”驱动后才能转换成电压进而被放大处理器所接受。 有源传感器包括光电传感器、热电传感器—热电偶、压电传感器、电磁感应传感器、驻极体传感器、离子敏感场效应管传感器。 物理式无源传感器包括光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻。 位移式无源传感器包括位移-电阻式传感器、位移-电感式传感器、位移-电容式传感器。 2、信息本身就是电信号，可以用电极直接提取。 医学上利用电极来直接检测人体的固有信息主要用在生物电的检测方面。生物电极的种类很多，有体外的，也有体内的，直至伸到细胞内的微电极。不要把电极看成像引线一样接通“电”就完事那么简单，不同电极使用方法有很大差异。 第二节 临床应用中人体固有信息的研究方法 当前医学上对人体固有信息的研究方法重点都放在直接模拟出这些信息，但也开始一些新的研究方法。 1、信息时域单项特定参数的研究 人体固有信息一般是连续出现的，但由于技术水平的限制或某些要求不高的情况，只要求取出某一瞬间的信息，或某一方面的特征来进行研究。这也是医学应用上常见的。通常有信息量值（幅值）、周期（频率）、相位等方面的研究。 (1)信息量值方面：信息的瞬时值、信息的平均值、峰值、谷值、信息转折点值，在某指定间隔中出现的波形幅值的平均值。 (2)周期与频率方面：周期时间与频率数，相移值的检测。 2、信息的模拟 人体固有慢变信息是随时间变化的，而且通常是周期性的。所以应模拟出信息随时间变化的关系，即信息的波形（心电图、心音图）。 3、信息的频率分析 (1)限制频带的频率分析 这就是所说的滤波处理。这方面工作当前开展比较多的是对心音图的信息处理。还有如脑电图的滤波和高频心电图的研究都属于这一类工作。 (2)幅度——频率谱分析 4、信息的功率分析 这里的分析方法是深入到信息的能量问题中，从能量、功率的角度来研究信息。 (1)平均功率 信息的平均功率是将一段时间内信息的总能量被这段时间除，只有周期性的信息在一周期内发生的功率的平均才有可能代表这一信息特征的意义。从医学仪器分析看，所有的信息都转化为电压的信息。 (2)平均功率谱和能量密度。 (a)平均功率谱 （对于周期信号） (b)能量密度。 信息为非周期信号时。信息每单位频率的能量称为能量密度。 第三节 人体固有慢变信息的转换和信号处理 被检测的信息通过电极、换能器（传感器）提取之后，得到的已都是电参量。但这些电参量有的是电压，有的是电流，有的是电学量，如电阻、电容、电感、相位等等，而且都是极其微弱的慢变化量。所以要将其转换为可以利用的慢变电压，进而放大成较大的模拟量而被记录、显示、测量。 1、信息的电压转换 由电极或传感器出来的电参量要变得能被电压放大器接收的中心问题要将上述的各种电参量都转换为电压量。 (1)电压直测式：传感器输出本身就是电压，可以直接输入直流电压放大器进行放大，要求放大器相对内阻有比较高的输入阻抗。 (2)驱动式阻抗—电压转换: 这种方法就是用一个驱动电源对换能器（传感器）提取的阻抗信息Z供电，这样在Z两端就得一定的电压。回路中串上较大电阻（阻抗）Z1 来保证驱动源为恒压，可从Z两端输出，但通过Z1 放大器的适应性会更好。 传感器● Z Z Z1 输出  Us驱动电源 为提高Z对转换压V的灵敏度，希望Z与