专利名称：实验动物生理信号监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种动物测试仪器，具体涉及一种用于测试实验动物各 种生理信号的监测仪，包括对心电信号、血压、体温等生理信号的测试。
背景技术：
目前，生物、医药领域已经成为许多国家研究开发的重点，成为国际科 技竞争的核心部分。而实验动物是生命科学、药学研究必不可少的条件，其 质量直接关系到研究结果的准确性和重复性。生物、医药等许多领域的科学 研究和生产应用都离不开动物实验。
国外的发达国家在九十年代初就已基本普及了动物专用仪器和设备。而 在我国，动物实验专用器材及设备的研发能力非常弱，专业从事相关产品开 发的机构几乎是空白，动物实验所需的器材及设备主要依赖于进口，价格昂 贵。所以，国内基本上还是用同类型的临床人用仪器和设备代替，严重影响 了动物实验结果的准确性和水平，制约了实验动物科学及相关的医学、药学 和生命科学的发展。
实现动物的生理信号包括心电信号、体温信号、血压信号、神经电信 号、呼吸信号等等，传统的生物信号采集与处理系统是由功能不同的电子仪 器及手工测量工具组合而成的，如心电信号需要使用心电图机，血压信号需 要血压仪等，这样每测试一类信号需要一种对应的检测仪器及显示设备，实 验经费较髙，且测试繁琐；同时，每次测试的数据无法进行电子保存，目前 通常以打印成纸件方式来保存，或者就不保存，给对比多次测试数据(尤其 是多阶段分区间测试)带来不便。
因此，研制开发出适合我国国情的动物实验专用仪器和设备，提髙动物 实验质量，对提髙我国生命科学研究的水平有着深远的意义。
发明内容
本实用新型目的是提供一种实验动物生理信号监测仪，使用该仪器，可测试动物的各类生理信号，降低实验经费，使用操作方便。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是 一种实验动物生理信 号监测仪，包括复数个生理信号传感器，对应每一传感器接收信号的处理电 路，每一所述处理电路并接于一数据采集卡上，以及与该采集卡连接并含有 软件处理程序的计算机；所述含有软件处理程序的计算机包括如下单元控 制程序运行的仪器软面板单元，及接收所述仪器软面板单元控制信号而完成 各测试功能的功能程序单元。
上述技术方案中，所述生理信号传感器可以包括测试实验动物心电信 号、体温信号、血压信号、呼吸信号等信号对应的传感器(如心电信号传感 器)，测得各类信号输入至对应的信号处理电路中，进行对信号的相应处理 (采用现有的医学计算方式)，再传输给数据采集卡进行A/D转换，送入含 有软件处理程序的计算机中，所述仪器软面板单元，由LabWindows/CVI 中的控件及菜单组成，通过操作用户界面上的控件来启动、停止采样，控制 采样速率的大小、各通道波形的基线等等；根据实验动物的生理特点，采用 LabWindows/CVI编程实现对实验动物血压、体温、心电等的数据采集、实 时波形显示、数据存储、打印、数据存储和回放、分析等功能单元。
上述技术方案中，所述功能程序单元由数据采集单元、数据显示单元、 数据存储和回放单元及数据处理单元组成，所述数据采集单元接收所述仪器 软面板单元发出的控制信号，进行测试数据的采集，并通过数据显示单元输 出显示。通过数据显示单元将测得各类数据(或波形)及经数据处理单元处 理后的数据(或波形)显示出来，而数据存储和回放单元将各类数据以文件 形式保存下来，以便于随时调用査看及比较。
上述技术方案中，所述生理信号传感器由心电传感器、血压传感器和温 度传感器组成，其输出分别与对应的所述信号处理电路连接。
上述技术方案中，所述信号处理电路中包括信号转换和计算电路及两级 放大电路，转换和计算电路输出的电压经两级放大电路输出，与所述数据采 集卡连接。由于实验动物测得的信号较弱，利用两级放大电路使信号成倍放 大，以便对其处理。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是
1、本实用新型通过含有软件处理程序的计算机内的功能单元构成各类虚拟仪器，根据对需要检测实验动物生理信号的种类，配置相应的多个传感 器，将实验动物的心电、体温、血压等生理信号转换成相应的电信号，并通 过相应的信号处理电路，输入计算机，由仪器软面板单元控制，功能程序单 元处理，将被测信号以波形或数据的形式实时地显示在电脑屏幕上，将实验 动物的心电图、体温、血压等多种生理指标集中在一台计算机上显示，省去 了购买多台仪器的麻烦，节约了实验经费，方便了操作；
2、通过设置数据存储和回放单元，可以对测得数据及已进行过分析、 处理的数据或实验结果以电子文件形式保存，以便随时调用査看及数据比 较，有助于实验工作的开展。
图1是本实用新型实施例一的结构原理框图2是本实用新型实施例一中第I 、 II导联、单极胸导联的信号处理电 路示意图3是本实用新型实施例一中单极胸导联的组合实现电路示意图； 图4是本实用新型实施例一中血压信号处理电路示意图I ; 图5是本实用新型实施例一中血压信号处理电路示意图II; 图6是本实用新型实施例一中温度信号处理电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述
实施例一参见图1至图6所示， 一种实验动物生理信号监测仪，包括 心电传感器、血压传感器和温度传感器3个生理信号传感器，对应接收每一 传感器信号的处理电路，每一所述处理电路并接于一数据采集卡上，以及与 采集卡连接含有软件处理程序的计算机；所述含有软件处理程序的计算机包 括如下单元控制程序运行的仪器软面板单元，及接收所述仪器软面板单元 控制信号而完成各测试功能的功能程序单元。
所述功能程序单元由数据采集单元、数据显示单元、数据存储和回放单 元及数据处理单元组成，所述数据采集单元接收所述仪器软面板单元发出的 控制信号，进行测试数据的采集，并通过数据显示单元输出显示，通过数据显示单元将测得各类数据(或波形)及经数据处理单元处理后的数据(或波 形)显示出来，而数据存储和回放单元将各类数据以文件形式保存下来，以 便于随时调用查看及比较。
所述信号处理电路中包括信号转换和计算电路及两级放大电路，转换和 计算电路输出的电压经前置放大及电压放大两级放大电路输出，与所述数据 釆集卡连接。所述仪器软面板单元，由LabWindows/CVI中的控件及菜单组 成，通过操作用户界面上的控件来启动、停止采样，控制采样速率的大小、 各通道波形的基线等等；用LabWindows/CVI语言设计功能程序，完成上述 对实验动物血压、体温、心电的数据采集、实时波形显示、数据存储、打印、 数据存储和回放、分析等功能单元。
本实施例中的各个信号处理电路如下
①心电信号处理电路
心电信号的测量采用的传感器是10导联心电传感器，测量原理是爱氏 三角形法。双极标准导联心电图反映的是爱氏三角形中两个顶点之间的心电 电位差，如果爱氏三角形的三个顶点分别是右手、左手和左脚，那么第i导 联的心电信号是心脏活动时传导到左手和右手上的心电电位差，第n导联是
传导到右手与左脚之间的电位差，第m导联是传导到左手与左脚之间的心电 电位差。设心脏活动时传导到右手、左手和左脚的心电电位分别是uR、 u, 和Uf,则第i 、 n、 m导联的组合原理可由下式表达
<II = UF-(1) III =
单极性胸导联心电图一般有6个导联，分别叫做V1、 V 2、 V 3、 V4 、 V 5、 V6。单极性胸导联的组合原理可用下式表达
H(^+"丄+^)/3 (2) 公式(2)中，Vn为VI V6 , Ucn为胸部特定部位Cl C6的心
电电位。
依据以上的工作原理，心电测量电路共8路2路双极标准导联第I、 第II导联，6路胸导联，每一双极标准导联与每一单极胸导联的工作原理 相同(实现电路相同)，不同在于输入输出的接入及运算放大器的选用，具体电路如图2所示。其中，在双极标准导联第i、第n导联电路图中，运算
放大器采用IC106/A实现的是双极导联中的第I导联I ^^Ub和前置放大， IC106/B实现电压的二级放大和基线的上下移动；而在单极胸导联电路图中， 运算放大器采用IC108/A及IC108/B， 6路胸导联的组合(公式(2))中的加 法器由图3电路实现。
② 血压信号处理电路
血压传感器釆用硅压敏电阻构成的压力传感器。它采用了一种无毒透明 塑料作外壳，这样一旦溶液中有气泡出现均可观察到，冲洗阀用于将血液从 导管端部冲掉以防止导管端产生血凝，硅片上有四个硅压敏电阻膜片组成的 惠斯登电桥，根据安全隔离的要求，硅片不直接与溶液接触，而是通过生物 相容性好的弹性硅胶与溶液接触。由于传感器的输出是电桥的输出，所以只 要提供一定的电桥桥压，当传感器感受到压力时就有电压信号输出，其信号 处理电路如图4、 5所示。
血压信号的测量有两路舒张压和收缩压，两路测量原理相同，只是最 后的放大倍数不同。传感器的输出电压BP1接在2C1、2C2上，BP2接在2C11、 2C12上。电桥的桥压分别由IC307/A的1脚和IC307/B的7脚输出提供， 分别接在2C3和2C4 (地)、2C9和2C10 (地)上。图中IC307用于给传感 器提供电桥桥压，IC301和IC302用于对传感器的输出进行放大和阻抗变换。
③ 温度信号处理电路
温度传感器采用的是负温度系数的热敏电阻。测温信号处理电路如图 6所示，传感器输出的两端接在3C1和3C2上，即图中的R402。因为热敏电 阻非线性较大，所以在传感器的两边并联一个电阻RS构成简单的线性电路。 温度的测量电路采用了惠斯登电桥，桥压由稳压芯片输出经RW2分压后获 得，为2.0 2.5V。调节RW1使温度在25"时电桥的输出为零。当温度发生 改变时，传感器的阻值发生改变，电桥的平衡被破坏，两臂产生一定的电位 差，经IC401/A和IC401/B放大后，送入A/D进行转换。
权利要求1. 一种实验动物生理信号监测仪，其特征在于包括复数个生理信号传感器，对应每一传感器接收信号的处理电路，每一所述处理电路并接于一数据采集卡上，以及与该采集卡连接并含有软件处理程序的计算机；所述含有软件处理程序的计算机包括如下单元控制程序运行的仪器软面板单元，及接收所述仪器软面板单元控制信号而完成各测试功能的功能程序单元。
2. 根据权利要求1所述的实验动物生理信号监测仪，其特征在于所 述功能程序单元由数据采集单元、数据显示单元、数据存储和回放单元及数 据处理单元组成，所述数据采集单元接收所述仪器软面板单元发出的控制信 号，进行测试信号的数据采集，并通过数据显示单元进行数据和波形的显示， 通过数据存储和回放单元，进行数据的存储和回放显示。
3. 根据权利要求1所述的实验动物生理信号监测仪，其特征在于所 述生理信号传感器由心电传感器、血压传感器和温度传感器组成，其输出分 别与对应的所述信号处理电路连接。
4. 根据权利要求1所述的实验动物生理信号监测仪，其特征在于所 述信号处理电路中包括信号转换和计算电路及两级放大电路，转换和计算电 路输出的电压经两级放大电路输出，与所述数据采集卡连接。
专利摘要本实用新型公开了一种实验动物生理信号监测仪，其特征在于包括复数个生理信号传感器，对应每一传感器接收信号的处理电路，每一所述处理电路并接于一数据采集卡上，以及与该采集卡连接并含有软件处理程序的计算机；所述含有软件处理程序的计算机包括如下单元控制程序运行的仪器软面板单元，及接收所述仪器软面板单元控制信号而完成各测试功能的功能程序单元。本实用新型利用含有软件处理程序的计算机虚拟各类检测仪器，实现多种生理指标集中在一台计算机上显示及处理分析，省去了购买多台仪器的麻烦，节约了实验经费，方便了操作。
文档编号A61B5/02GK201239143SQ20082004152
公开日2009年5月20日 申请日期2008年8月4日 优先权日2008年8月4日
发明者吕建平, 周鸣籁, 波 曲, 红 林, 王洪芳 申请人:苏州大学