双同步阻抗体积图测量仪的研制




阻抗体积图,通常称为阻抗血流图或阻力图[1],用于通过检测两个电极之间器官阻抗的全面变化,通过一个未损坏的弱高频来测量体液流向人体。生物物理方法的生物阻抗和循环功能和血液动力学的变化。这是一种简单,无创的检查方法。自20世纪30年代以来,它在基础医学,实验医学和临床医学中的应用越来越广泛。它已经成为估计心动周期期间身体各部位脉动血液供应的生物物理方法之一,并且近年来受到了很多关注。从20世纪60年代开始,中国科学家和技术人员开始在这一领域开展研究工

目前,有两种测量阻抗体积图的方法,桥式双电极法和直接四电极法,后者克服了电极接触电阻的影响,仪器操作简便。更快地开发应用。近年来,为了克服基本阻抗对计算公式的影响,已经开发了导纳测量技术。但是,这些仪器大多数都是单通道的。难以同时测量两个部件的阻抗体积图。我国的一些双通道阻抗测量仪器大多采用四电极法,常用恒流源,开关测量电极通过开关。并且测量对环境和待测对象是严格的。基于科学研究的需要,我们开发了一种用于特殊实验室的脑阻抗体积图测量仪。

由于测量的特殊环境,不允许在脑中放置更多电极,并且脑中的电场分布不均匀。对于双侧控制检查,需要两个同时测量。根据相关资料,头部的电生理学不是对称性产生电流线的不对称性,这不适合用四电极法测量[1]。为此,作为监测,提出了应用双电极的方法。然而,桥式双电极法用于双向同步测量,其存在平衡操作和相互干扰的麻烦。为此,我们探索了几个实验并应用他的激发双向恒流源技术,使两个电极既是源电极又是测量电极,实现了一种新的双电极测量技术。同时采用内部同步开关切换的方法来解决两个信号同步测量的问题。考虑到仪器的多功能性,增加了从双电极法到四电极法的电路,使仪器成为多功能阻抗体积图测量仪器。同时,我们采用浮动隔离措施使仪器安全可靠。该仪器可用于一般临床医学和医学研究实验。主要功能和技术指标

双向浮地隔离阻抗测量放大器a。单通道或双向同时操作可选,双极法,四极法可选;湾恒流源为50 kHz正弦波,分为0.5 mA,1 mA,2 mA 3步; C。每个输出信号:基极阻抗Z0,阻抗变化△Z0,其差分波dZ/dt。

浮动隔离ECG放大器的电路增益分为1000,1500和2000。

软件功能采用菜单式界面实时采集,显示和存储5个波形数据通道。可以在实验时选择存储数据的时间,最长5分钟。数据自动分析并显示主要参数,如:心输出量(CO),主振幅相对值(Hi/H0),心率(HR)和实验时间(时间),并具有报警预设功能。

硬件说明

整个仪器系统由测量电路,A/D板,计算机,显示器,打印机等组成。如图1所示,可以根据不同需要添加多个记录器。

仪器测量电路的框图如图2所示。

仪器的测量电路由两个阻抗测量放大器电路和一个ECG放大器电路组成。阻抗测量电路,使用由可变激励双向恒流源组成的阻抗/电压转换器,从激励源产生50 kHz正弦波,并激励恒流源(通过选择参考电阻)产生0.5 mA,1 mA,2 mA的电流,恒流源的两个电极都是恒流源的发射和接收电极,同时也是测量电极,调节非常方便。测量的输出信号由变压器隔离(用于浮动隔离)并耦合到检测器电路。检测电路由四个全波整流形式的运算放大器组成。输出分为两个通道,一个输出为Z0值,另一个为交流耦合到ΔZ放大器,提供增益控制以放大ΔZ信号并通过适当的滤波电路输出,信号为通过差分电路获得dZ/dt波形。每个通道的每个参数的输出级是由运算放大器组成的电平可调输出级,不仅可以降低输出阻抗,还可以适应D转换器的不同A /电平要求。通过模拟开关切换控制实现双通道阻抗放大器的同步测量。由于生理信号变化相对较慢,我们采用内部同步技术,即通过将频率除以10得到恒流源的激励源信号,并在成形后得到5。 kHz开关控制方波信号通过驱动器控制电路中的同步模拟开关电路将激励信号切换到两个恒流源,使得两个恒流源以时分方式工作,因为控制信号是同步的用激励源信号。因此,双向开关的开关波形干净整洁,两个通道之间没有串扰,双向快速切换可以实现准同步工作,开关信号也可以被控制以同时实现工作之一或第二工作。特征。同样,通过开关切换,恒流源的两个电极仅用作源电极,第二个电极作为测量电极,通过前置放大器输入到检测电路,实现四电极测量。实际使用后,这种转换方法是实用的。阻抗体积图的参数分析需要由ECG参考。为此,我们在仪器上添加了ECG放大器电路。放大器使用AD620作为输入前置放大器,其输入阻抗和共模抑制比都很高。双光耦合电路(TLP-52)实现了由四个运算放大器组成的主放大器和50 Hz滤波电路以及浮动隔离后的输出电平调整电路,进一步提高了抗干扰性能和适应性。

软件功能描述

系统软件包括4个主要功能块,即病历管理,数据采集,数据分析和参数设置,并通过人机对话以菜单式方式操作。基本功能如图3所示。现在按软件工作顺序进行简要介绍。

系统主菜单在计算机屏幕上显示“参数设置,病历管理,数据采集,数据分析,帮助信息和退出系统”等参数,并根据需要进行选择。

参数设置设置此操作的功能环境的正常参数,报警阈值:采样时间,采样率,基准阻抗Z0,电极距离L,电阻率ρ,体表面积,增益大小等,用于数据采集和分析提供基本数据。

医疗记录管理可以创建新的医疗记录,修改原始医疗记录:名称,医疗记录号,年龄,性别等。该软件还可以将医疗记录库中的医疗记录名称和相应的数据文件复制到软盘磁盘,或从软盘。复制到机器中。

数据采集??根据设定的采样率,系统可同时采集5个信号,实时显示波形。在屏幕的底部,有主数据(参数)的实时动态显示,采样状态由Show表示,但波形实时显示(相当于示波器),按空格键,系统进入初始化状态(INI-TIAL),系统自动进入监控(DETECT)形状,此时,屏幕出现CO,HR,Hi/Ho,Time等参数,需要时记录输入存储state,进入存储状态,开始将数据保存到硬盘,并在屏幕的右下角显示存储时间。存储后,按ESC键结束数据采集并返回主菜单。

数据分析数据分析屏幕分为两个区域,波形区域和数据区域。使用向左和向右箭头键向前和向后翻页以找到令人满意的单页波形。使用 - 按钮放大和缩小以减小波形的高度。按F4显示数字,可以在分析后手动选择要素点,可以在页面波形打印输出:,当页面数据和分析结果时。可根据要求对分析数据的数量和内容进行编程。退出系统并返回DOS状态。

结果和讨论

仪器硬件和软件各自采用多种技术来实现技术要求。在实验室条件下,模拟了各种活动,仪器可靠地工作。我们使用双向双极方法同时记录受试者视觉训练的双侧脑阻抗图(见图4)。记录的波形清晰,符合应用要求。 。

作为阻抗测量仪,该仪器不仅可用于脑阻抗测量,还可用于心脏,肺,四肢等的血流量测量。该仪器用于小循环心功能检测的技术研究。 。通过对检测软件的算法研究,取消了呼吸波干扰的一些初步结果(见图5),其中肺阻力1(IPG1)是呼吸干扰权。胸肺阻塞,肺阻塞2(IPG2)是右侧肺阻塞,在消除呼吸紊乱后具有稳定的基线。目前,电极的形状,尺寸和位置有待进一步研究。适应航空航天研究和临床开发应用的特殊环境要求。

摘录自:中国计量与测量网络

[关键词]阻抗音量图,反量图测量仪,奥克官方网站,北京世纪奥克

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下一步:基于微电极显示的嗅觉神经芯片及其测试系统的开发









时间:2019-01-08 09:40:19 来源:凤凰平台 作者:匿名