生物信号采集处理系统简介.doc

微机生物信号采集处理系统
　
近年来随着计算机技术的迅猛发展和普及及信号实时采集处理技术日趋成熟，生物信号采集处理仪器已在生理学科实验室得到普及应用。一台生物信号采集处理仪往往具有对多个生物信号放大、记录、信号输出和刺激输出的功能，有的还具有对信号进行滤波、微分和积分的功能，生物信号采集处理仪能替代目前生理学科教学实验室中使用的前置放大器、示波器、记录仪、***和刺激器，甚至可替代微分器和积分器。生物信号采集处理仪能对采集的信号进行自动分析、变换、频谱和功率谱分析。生物信号采集处理仪能大大简化实验室仪器设备，提高实验效率，为深化现有实验和开设新的实验提供了非常好的实验平台。
一、微机生物信号采集处理系统构成
生物信号采集处理系统由硬件与软件两大部分组成。硬件主要完成对各种生物电信号（如心电、肌电、脑电）与非电生物信号（如血压、张力、呼吸）的调理、放大，并进而对信号进行模/数（A/D）转换，使之进入计算机。软件主要用来对信号调理、放大、A/D转换的控制及对已经数字化了的生物信号进行显示、记录、存储、分析处理及打印。工作原理如下图所示。
　
二、硬件平台
微机生物信号采集处理系统利用微型计算机实现对生物信号的采集和处理，不同的微机生物信号采集处理仪对微机的要求有所不同。国产微机生物信号采集处理仪要求普通PC机，MacLab则要求以Macintosh计算机为硬件平台。微机生物信号采集处理系统与计算机的连接方式有：
1．通过计算机的ISA（Industry Standard Architecture）槽口连接，其信号采集卡插在计算机主板的ISA槽口上。现在生产的计算机，其主板上很少有ISA槽口。这种类型的仪器现已经被逐步淘汰。
2．通过计算机的USB（Universal Serial Bus）接口连接，Pentium Ⅱ及以上的微机都有USB接口。采用USB11接口的仪器，其命令和数据传输不是很好。USB20接口可满足该类仪器的命令和数据传输需要。
3．通过计算机的EPP（Enhanced Parallel Port）接口连接，目前生产的计算机都有EPP接口。其命令和数据传输比较可靠。
有的仪器通过计算机的PCI接口（Peripheral Component Interconnect）、RS-232接口
生物信号采集处理仪硬件设计有二种类型，一种是外置型，如MacLab、PowerLab、RM-6240A/B/C、PcLab-UE、MedLab-U、BL-420、DS-WSII微机生理实验系统等，这类仪器将调理仪或多功能放大器、刺激器等外置仪器用数据线与微机相联。另一种是内置型，如PcLab/MedLab-E、BL-410、Doctor-951超级实验站等，这类仪器将所有部件都安装在微机内部。
三、软件平台
微机生物信号采集处理仪需借助计算机的操作系统进行工作，微机生物信号采集处理仪根据其对操作系统的要求可分为DOS系统、Windows系统和MacTMOS系统三种。
1．DOS操作系统的生物信号采集处理仪 早期的国产微机生物信号采集处理仪如MS-302多媒体化生物信号记录分析系统、Doctor-951超级实验站等。这些仪器因其操作不方便，数据处理功能有限，网络功能差，目前正逐渐被Windows操作系统的生物信号采集处理仪所替代，就象Windows替代DOS一样。有些DOS版的生物信号采集处理仪，也可在Windows下启动工作，其界面和操作与Windows的应用软件相似，但数据处理功能有限，不能或很难利用Windows的资源和网络功能。
2．MacTMOS系统的生物信号采集处理仪 MacLab是以Macintosh计算机为硬件平台的MacTMOS版生物信号采集处理仪，Macintosh计算机和Macintosh操作系统在我国使用面不是很广。
3．Windows操作系统的生物信号采集处理仪 这类仪器因具有良好的操作性、网络功能，共享Windows资源，强大的数据处理功能，已成为生物信号采集处理仪的主流机型，如国产的RM-6240A/B/C 、Doctor2000系统、PcLab、MedLab-U、BL-420和澳大利亚的PowerLab等。
四、基本技术指标
生物信号采集处理仪的通道数一般有3~4个通道。多功能生物放大器有交流、直流耦合功能，能适应直流信号输入如各种应变式换能器和交流信号输入如生物电。频率响应DC~10kHz，通频带内输入噪声小于10mV（可将放大器输入端短路，增益调至最大进行测试），输入阻抗大于等于10MW；共模抑制比大于等于80db；放大器增益多级可调。上述放大器的技术指标能满足普通生理实验和电生理实验的一般要求。生物信号采集处理仪的系统采样速率小于等于10