专利名称：医学动物心脏电生理实验非同源刺激信号发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在生物电生理信号检测中所用到的激励与测量 装置，确切讲涉及的是一种医学动物心脏电生理实验非同源刺激信号发生 装置。
技术背景现有用于测量医学动物心脏电活动实验的设备装置为RM6240B型多 通道信号采集处理系统和YC-2型程控刺激器等医用信号发生器。单独使 用多通道信号采集处理系统和程控刺激器可分别向实验标本施加多种刺 激方式，如单刺激、串单刺激、连续单剌激、双刺激、串双刺激、连续双刺激、定时刺激、强度递增刺激、频率递增刺激、波宽递增刺激等。尤其 是程控刺激器还可以发放多种组合方式的程序刺激，如多串刺激等，可以 模拟心脏正常搏动和前期兴奋对心脏功能的影响，在心律失常的发生机制 的研究中发挥了重要的作用。但是，现有的这些实验设备仅限于对单一部 位的发放脉冲激励，即对心脏的基础刺激和提前的早搏刺激只能在同一 部位发放。然而在实际的心脏电生理活动中，心脏早搏的发生与心脏的基 本节律点是非同源的，并且早搏可能在多个部位产生，这种异位的活动对 心脏电活动的固有性质有非常明显的影响，并在心律失常的发生中有非常 重要的作用。因此，现有的实验装置存在明显的局限性，不能满足心脏电 生理实验中的非同源和多点激励及测量的要求。 发明内容本实用新型的目的是提供一种用于医学动物心脏电生理实验中非同 源刺激信号发生装置，以便根据使用者的需要，实现同时产生多路可设定 延迟的医用剌激脉冲信号，满足了动物心脏电生理实验中需要提供非同 源、多路剌激信号的要求。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，设计一种医学动物心脏电生理实验非同源刺激信号发生装置，其特征是它至少包括生物信号刺激单元l、多功能生物信号放大单元2、生物标本3、采集单元4、可设 定延迟的电生理信号延迟器5，多功能生物信号放大单元2至少包括一路刺 激信号输出，所述的输出信号分为二路， 一路与生物标本3的第一作用点 电连接，另一路作为可设定延迟的电生理信号延迟器5的刺激信号输入信 号，并与输入信号整形电路6电连接；可设定延迟的电生理信号延迟器5 的输出信号幅度调节电路ll与生物信号刺激单元l的外触发输入端电连 接，生物信号刺激单元1的刺激信号输出与生物标本3的第二作用点电连 接。所述的生物标本3连接有信号采集电极13，电极通过引线与一计算单元的数据采集电路电连接；计算单元通过接口16与生物信号刺激单元1、 多功能生物信号放大单元2电连接。所述的可设定延迟的电生理信号延迟器5至少包括输入信号整形电 路6、计数电路7、显示器8、处理单元9、信号输出电路IO、输出信号 幅度调节电路ll、参数设置电路12，输入信号整形电路6与计数电路7 电连接，计数电路7与处理单元9电连接，处理单元9分别电连接信号输 出电路IO、参数设置电路12、显示器8，信号输出电路IO与输出信号幅 度调节电路ll电连接。所述的可设定延迟的电生理信号延迟器5的处理单元9采用单片机 MSP430F156。所述的可设定延迟的电生理信号延迟器5所用的显示器8是点阵液晶 显不器。本实用新型的工作原理是根据心脏的基础刺激和提前的早搏刺激需 要，结合现有的生物信号刺激单元l、多功能生物信号放大单元2等医用信号发生器和采集处理系统如采集单元4，通过可设定延迟的电生理信号延 迟器5协调处理，构成多通道非同源的生物电生理刺激信号，可以满足对 生物标本不同位点、不同时程的信号刺激和测量要求。本实用新型的有益效果是由于增加可设定延迟的电生理信号延迟器5，使现有的生物信号刺激单元l、多功能生物信号放大单元2能够以同步或同相位的方式输出多点刺激信号作用于生物标本3，实现了模拟心脏早搏的发生与心脏的基本节律点非同源，并且早搏可能在多个部位产生的所需实验信号要求。
下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明。图l是带电生理信号延迟器的多通道生物电生理信号检测装置示意图；图2是基于MSP430单片机的电生理信号延迟器原理组成框图； 图3是基于MSP430单片机的电生理信号延迟器的电路原理图； 图4是图3中计数电路7、处理单元9、信号输出电路10的放大图； 图5是图3中输出信号幅度调节电路11的放大图； 图6是图3中显示器8的放大图； 图7是图3中参数设置电路12的放大图。图中1、生物信号刺激单元；2、多功能生物信号放大单元；3、生物 标本；4、采集单元；5、可设定延迟的电生理信号延迟器；6、输入信号整形电路；7、计数电路；8、显示器；9、处理单元；10、信号输出电路； 11、输出信号幅度调节电路；12、参数设置电路；13、采样电极；14、第 一刺激电极；15、第二刺激电极；16、接口。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型医学动物心脏电生理实验非同源刺激信号发生装置至少包括生物信号刺激单元l、多功能生物信号放大单元2、生物 标本3、釆集单元4、可设定延迟的电生理信号延迟器5。生物信号刺激 单元l、多功能生物信号放大单元2是两个独立的单元体，多功能生物信 号放大单元2虽然可在计算机命令下独立完成单刺激、串单刺激、连续单 刺激、双刺激、串双刺激、连续双刺激、定时刺激、强度递增剌激、频率 递增刺激、波宽递增刺激等信号作为刺激信号1输出，对生物标本进行刺 激。但是这些刺激信号产生方式仍无法满足心脏早搏的发生与心脏的基本 节律点是非同源，并且早搏可能在多个部位产生的实验要求。为此将多功 能生物信号放大单元2的刺激信号输出一路与生物标本3的第一作用点接 触通过第一刺激电极14对其刺激；另一路作为可设定延迟的电生理信号 延迟器5的刺激信号输入信号与输入信号整形电路6电连接，可设定延迟 的电生理信号延迟器5对刺激信号进行处理后，或达到同步要求或满足相 位同步要求或延时由可设定延迟的电生理信号延迟器5的输出信号幅度 调节电路ll输出到生物信号刺激单元l的外触发输入端作为外触发信号， 生物信号刺激单元1在外触发信号作用下产生所需要求的刺激信号输出 与生物标本3的第二作用点通过第二剌激电极15对其刺激。这样生物标 本3的多个作用点是按同步要求或满足相位同步要求或延时进行作用的， 实现心脏早搏的发生与心脏的基本节律点是非同源，并且早搏可能在多个 部位产生的实验要求。具体实施中，多功能生物信号放大单元2通过USB总线接口 16与接 有数据采集电路(数据采集卡)的计算单元(计算机)电连接，可按照实 验需要通过计算机对多功能生物信号放大单元2 (或多功能生物电信号放 大器，市场有售)进行控制，对输出的信号种类和输出幅度进行选择，可 选择单刺激、串单刺激、连续单刺激、双刺激、串双刺激、连续双刺激、 定时刺激、强度递增刺激、频率递增刺激、波宽递增剌激等信号作为生物 信号刺激单元1输出，对生物标本3进行刺激。当上述信号作为可设定延迟的电生理信号延迟器5的输入信号时，可 设定延迟的电生理信号延迟器5可事先通过参数设置按键和点阵液晶显 示器8，对分频系数、固定延时时间和步长延时时间按照不同要求分别进 行设定； 一旦设定完成后，当多功能生物信号放大单元2的生物信号刺激 单元1到来时，可设定延迟的电生理信号延迟器5就可以按照事先设定好 的分频系数、固定延时时间和步长延时时间，对生物信号刺激单元l进行 分频和延迟处理后，输出可用作生物信号刺激单元1 (或生理信号刺激仪， 市场有售)外触发方式的输入信号，由该刺激仪产生用于产生早搏的刺激
信号(刺激信号2)。生物标本3的生物电信号通过采样电极13获取，并 输入给计算机的采集单元4 (数据采集卡，市场有售)进行波形记录和数 据处理。图2是可设定延迟的电生理信号延迟器5的电路框图，它包括输入信号 整形电路6、计数电路7、显示器8、处理单元9、信号输出电路IO、输出信 号幅度调节电路ll、参数设置电路12，输入信号整形电路6经整形后输入 到计数电路7进行计数，同时计数电路7与处理单元9电连接，由处理单元9 进行存贮记录，处理单元9分别电连接信号输出电路10、参数设置电路12、 显示器8，参数设置电路12、显示器8完成对分频系数、固定延时时间和步 长延时时间按照不同要求分别进行设定。最后输出按上述分频系数、固定 延时时间和步长延时时间按照不同要求的信号，由信号输出电路10和输出 信号幅度调节电路ll进行输出。图3是一个具体的可设定延迟的电生理信号延迟器5实施电路，图4是 图3中计数电路7、处理单元9、信号输出电路10的放大图；图5是图3中输 出信号幅度调节电路ll的放大图；图6是图3中显示器8的放大图；图7是图 3中参数设置电路12的放大图。如图所示，处理单元9采用单片机 MSP430F156，它是一种超低功耗单片机电路，可直接完成计数电路7、信 号输出电路IO、输出信号幅度调节电路ll的功能，在它的I/0口上接128 X64的点阵LCD显示器8和功能按键(参数设置电路12)电路组成，128X 64的点阵LCD显示器8和功能按键(参数设置电路12)电路组成是一种通用 的电路，采用通用的连接方法，在这里不作过多说明。这样多功能生物电 信号放大器产生的生物信号刺激单元1经由比较器输入整形电路6进入单 片机MSP430F156，单片机MSP430F156在监控程序的控制下，对整形后的波 形进行记录分析，并按照使用者通过参数设置电路12、液晶显示器8所设 定的参数进行延时处理，产生触发脉冲。触发脉冲经由输出信号幅度调节 电路11整形为生理信号刺激仪外触发方式所要求的输入信号形式。输出信 号幅度调节电路11由一运算放大器LM358构成的同相比例放大器和三极管 Q2构成的开关电路构成，三极管Q2集电极与运算放大器LM358的输出端电 连接，三极管Q2的输入端与单片机MSP430F156的31脚电连接，由单片机 MSP430F156的31脚控制运算放大器LM358的输出信号。本实施方式不限于两路，可根据实际实验需要，通过增加可设定延迟 的电生理信号延迟器和生物信号刺激单元的数量扩展至多路。
权利要求1. 医学动物心脏电生理实验非同源刺激信号发生装置，其特征是它至少包括生物信号刺激单元(1)、多功能生物信号放大单元(2)、生物标本(3)、采集单元(4)、可设定延迟的电生理信号延迟器(5)，多功能生物信号放大单元(2)至少包括一路刺激信号输出，所述的输出信号分为二路，一路与生物标本(3)的第一作用点电连接，另一路作为可设定延迟的电生理信号延迟器(5)的刺激信号输入信号，并与输入信号整形电路(6)电连接；可设定延迟的电生理信号延迟器(5)的输出信号幅度调节电路(11)与生物信号刺激单元(1)的外触发输入端电连接，生物信号刺激单元(1)的刺激信号输出与生物标本(3)的第二作用点电连接。
2、 根据权利要求1所述的医学动物心脏电生理实验非同源剌激信号发 生装置，其特征是所述的生物标本(3)连接有信号采集电极(13)，电极通过引线与一计算单元的数据采集电路电连接；计算单元通过接口(16)与生物信号刺激单元(1)、多功能生物信号放大单元(2)电连接。
3、 根据权利要求1所述的医学动物心脏电生理实验非同源刺激信号发生装置，其特征是所述的可设定延迟的电生理信号延迟器(5)至少包括输入信号整形电路(6)、计数电路(7)、显示器(8)、处理单元(9)、 信号输出电路(10)、输出信号幅度调节电路(11)、参数设置电路(12)， 输入信号整形电路(6)与计数电路(7)电连接，计数电路(7)与处理 单元(9)电连接，处理单元(9)分别电连接信号输出电路(10)、参数 设置电路(12)、显示器(8)，信号输出电路(10)与输出信号幅度调节 电路(11)电连接。
4、 根据权利要求1所述的医学动物心脏电生理实验非同源刺激信号 发生装置，其特征是所述的可设定延迟的电生理信号延迟器(5)的处 理单元(9)采用单片机MSP430F156。
5、 根据权利要求1所述的医学动物心脏电生理实验非同源刺激信号 发生装置，其特征是所述的可设定延迟的电生理信号延迟器(5)所用 的显示器(8)是点阵液晶显示器。
专利摘要本实用新型涉及在生物电生理信号检测中的激励与测量装置，特别是一种医学动物心脏电生理实验非同源刺激信号发生装置，其特征是它至少包括生物信号刺激单元(1)、多功能生物信号放大单元(2)、生物标本(3)、采集单元(4)、可设定延迟的电生理信号延迟器(5)，输出信号分为二路，一路与生物标本(3)的第一作用点电连接，另一路与输入信号整形电路(6)电连接；输出信号幅度调节电路(11)与生物信号刺激单元(1)的外触发输入端电连接，生物信号刺激单元(1)的刺激信号输出与生物标本(3)的第二作用点电连接。实现同时产生多路可设定延迟的医用刺激脉冲信号，满足了动物心脏电生理实验中需要提供非同源、多路刺激信号的要求。
文档编号A61B5/04GK201079388SQ200720032438
公开日2008年7月2日 申请日期2007年8月3日 优先权日2007年8月3日
发明者宝 张, 琳 杨, 建 赵 申请人:杨 琳;赵 建;张 宝