PRE系列电生理前置信号放大/采集技术发展简介


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    PRE系列电生理前置信号放大/采集技术已有近20年的技术积累。70年代末,随着文革的结束,国内医学信息技术也进入了新的发展阶段。许多专家开始了以赶超国际医学研究水平为目标的课题实施。而真正以微型计算机为基础的革命性生物医学工程研究则从80年代初开始。83年后,由Z--80至 8086/8088 CPU及PC总线机种与DOS系统的普及,尤其是国产化优质价廉的采集控制接口产品的推广,给国内生理医学工程技术的发展,注入了强有力的增长剂。
    PRE系列电生理放大/采集技术与产品, 主要是心电、脑电信号处理则开始于82 年北京新技术应用研究所与301总院合作的《心电体表等电位地图可行性研究》。 项目正式实施只用了不到一年,就完成了许多专家认为需要3~5年才有可能完成的多导电生理信号放大器浮地蔽屏与右脚驱动、生理信号插值算法、基线纠偏与滤波等所有关键性技术的研究,并于83年11月采集并绘制出国内第一张用自行开发设备完成的心体表等电位地图(图1)。

    与同期日本HPM-5100设置给出的原始数据进行算法对比,结果显示出新研究的插值算法比日本设备输出地图更细致、准确(图2、图3、图4)。期间,为301医院配套的《体表心脏起搏信号放大与长距(100M)传送采集系统》获得总后卫生部科技二等奖。

    图2.日本HPM-5100输出结果图
    图3.用HPM-5100数据与算法通过新设置输出结果图
(*用新设备输出的图形比日本原设备有质的改变,而采用新算法的图形更精确细致。)
    图4.用HPM-5100数据通过新算法与设备输出结果图
    84年~85年又完成了《MAK-500超声多普勒血流频普三维描迹仪》、 《便携微机心脏起搏器检测仪》等医学项目研制。同期,系统的提出了以PC总线为主流工控机种的技术思想,开发出国内首套完整商品化的《PC总线系列采集、控制I/O 接口板》并在全国举办几十期专题讲座,主编了《PC总线数据采集与控制过程实用技术》等专著,发表多篇“PC总线技术综述、应用与系统集成”专题论文,为PRE电生理信号放大、 采集与处理技术方面奠定了坚实的基础。
    上述研制成果的完成,引起了国内众多医学与生理医学工程专家的关注,并被国内外十几家媒体及出版物报道。以PRE多导电生理信号放大、体表电生理信号地图插值等算法,PC总线采集控制I/O 接口系统为基础的综合性生物医学信息关键性技术的上千套的对外输出,推动了由85年开始,以《HBD心、脑电多相信息自动诊断系统》与《PC 微机脑电地图仪》(及16导EEG放大器)为代表性产品,持续至今的15年国产化微机医疗设备的大发展,促进形成良好的国产化医学信息采集处理技术环境、为中国生物医学工程技术达到与超过国际水准作出重要贡献。
    近年来,根据广大医学用户的需求,对原有PRE技术进行了大幅度改进, 推出了商品化程度较高的PRE系列电生理信号放大/采集系统及通道部件。PRE 系列采用了双层屏蔽驱动与浮地跟踪技术,使放大通道的共模抑制比CMRR达到110~140db,加上约1000M Ω的通道输入阻抗,使系统临床实用中可大幅度克服因皮肤接触电阻引起的伪差信号干扰。放大电路选用低噪声集成生物信号放大器和高、低通滤波回路,在电源漏磁干扰、元器件与走纸布局、系统接地方式与仪器安全规范等诸多方面进行综合而细致的设计,从而充分保障整体系统的各项性能指标。除了在ECG心电体表等电位技术、EEG脑电地图仪、心脏起搏信号检测、EP植物电测定、经络测量等电生理信号采集与分析技术方面得以推广外, 近年提供的EOG眼电、EMG肌电、EGEG胃电,监护用呼吸,体温及各种诱发电位等放大通道系统将产品应用推广到更广泛的领域。其中: 放大增益100,000~500,000倍,噪声<0.2μVp-p,CMRR>140db,带宽选择0.01Hz至20KHz等电气参数,在电生理测定领域保持领先地位。尤其是最新推出的PRE--ISO系列全隔离ECG/EEG等电生理放大系统,隔离电压可达+-3500Vpk,并设置可变Q值双T型陷波器(fQ+-5Hz:-1db),具有良好的安全性与极强的抗干扰能力,为国产医疗设备达到国际水准创造了必要的条件。PRE 系列产品应用范围与主要指标如后表。
    PRE系列产品结构采用标准模块通道系统集成方式, 根据实测情况选择对应放大器通道部件与基本控制箱体组合构成多种专用电生理前置放大器。通过与相应的PC系列12~16位A /D采集板配套,便可组成高性能的生物医学信息处理硬件系统。超过15年的电生理信号预处理技术经验积累与超过8000家用户数据采集与控制系列产品的应用,从基础上保证了PRE系列电生理前置信号放大/采集技术的不断提高与发展,也为微机医疗器械研制提供最佳配套方案的选择。

放大器用途 产品型号 噪声  带宽  增益  CMRR 备注
体表心电图 ECG-1mV  ≤5μV 0.05~100Hz 1000 120db  隔离式 / 非隔离
12导同步心电图 ECGS-12  ≤5μV 0.05~100Hz 1000 120db  隔离式 / 非隔离
高频心电图 ECG-1mV-H ≤15μV  0.25~1000Hz  1000 120db  隔离式 / 非隔离
体表希氏束图 ECG-10μV ≤0.5μV 40~ 300Hz  100000  130db  
心室晚电位 ECG-100μV ≤0.5μV 40~ 250Hz  10000  126db  
体表心电地图  ECGS-96 ≤5μV 0.05~ 200Hz  1000 120db 隔离式 / 非隔离
体表脑电图 EEG-100μV  ≤1μV 0.25~ 170Hz 10000 126db 隔离式 / 非隔离
视觉诱发电位 EEG-50 μV ≤0.75μV 0.25~ 120Hz 20000 126db  
体感诱发电位 EEG-20 μV ≤0.75μV  1~1500Hz 50000 126db  
听觉诱发电位 EEG-20 μV ≤0.75μV  40~3000Hz 50000 126db  
体表脑电地图 EEGS-16  ≤0.75μV  0.25~ 120Hz 20000 126db 隔离式 / 非隔离
肌电信号 EMG-100μV ≤1μV 40~3000Hz  10000  126db 隔离式 / 非隔离
眼电信号 EOG-0.2 mV ≤1μV 0.25~ 170Hz  5000 126db 隔离式 / 非隔离
胃电信号  100μV  ≤0.3μV 0.008~0.15Hz 10000 126db 隔离式 / 非隔离
肠电信号 100μV  ≤0.2μV 0.05~0.25Hz 10000 126db 隔离式 / 非隔离
体表起搏信号 250 mV ≤100μV  25~1000KHz 20 120db  
其他非电生理参数测定:呼吸、体温、心音、血压、脉搏、PH值等

    有关PRE系列电生理放大系统与通道部件的详细参数选择、使用安装方法,请来电来函索取以下资料:
《PRE系列电生理信号前置放大通道与系统报价单》
《MODULE系列电生理信号调节器用户手册》
《PRE系列多用途前置放大系统用户手册》
《PRE-ISO全隔离电生理放大通道与系统用户手册》 
 PC系列20种A/D接口板用户手册


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