生物医学信号

数字信号处理在生物医学的应用

数字信号处理在生物医学领域的应用 作者：张春强 安徽农业大学工学院 车辆工程 13720482 摘要:在生物医学研究中有各种各样待提取和处理的信号，信号处理立即成为解决这些问题的有效方法之一。主要讨论数字信号处理技术中小波分析、人工神经网络、维格纳分布在生物医学工程中的应用,并对数字信号处理技术在生物医学工程中的应用前景进行了展望。 关键词:数字信号处理;小波分析;人工神经网络;维格纳分布 1 引言 自20世纪60年代以来,随着计算机和信息学科的飞速发展,大量的模拟信息被转化为数字信息来处理。于是就逐步产生了一门近代新兴学科———数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)技术。经过几十年的发展,数字信号处理技术现已形成了一门以快速傅里叶变换和数字滤波器为核心,以逻辑电路为基础,以大规模集成电路为手段,利用软硬件来实现各种模拟信号的数字处理,其中包括信号检测、信号变换、信号的调制和解调、信号的运算、信号的传输和信号的交换等各种功能作用的独立的学科体系。 而生物医学工程就是应用物理学和工程学的技术去解决生物系统中所存在的问题,特别是人类疾病的诊断、治疗和预防的科学。它包括工程学、医学和生命科学中的许多学科。本文主要讨论数字信号处理技术中小波分析、人工神经网络、维格纳分布在生物医学工程中的应用。 2 数字信号处理在生物医学工程中的应用 2.1 信号处理在DNA 序列中的应用 生物序列数据在数学上以字符串表示，每个字符对应于字母表中的一个字母。如 DNA 序列中，用 A,T,C,G 四个字母代表组成 DNA 序列的四种碱基。对数值化后的DNA 序列进行频谱分析发现基因序列蛋白质编码区存在周期 3行为，即其功率谱在1/3频率处有一谱峰。用傅利叶变换来分析基因序列的功率谱可以发现其蛋白质编码区，可以预测基因位置和真核细胞基因中独特的外显子。 1.1 DFT 求 DNA 序列功率谱 在对基因组序列进行计算分析之前，先将其转化为数值序列。设字母表Λ = {A ，C ，G ，T } ,取长度为N 的DNA 序列x[n]，对于Λ中每个不同的字母都形成一个指示器序列[]n x α(0≤n ≤N-1，α∈Λ),在序列[]n x α中的某一个位置i 有: []其他)(01i n x ααα=???=(位置i 处的碱基为α) 该指示器的DFT 变换为 [][]n jw N n DFT k e n x k X --=∑=1 0αα，)10(-≤≤N k （1） 于是可以求得DNA 序列的功率谱：

生物医学信号处理历年精彩试题_电子科大_饶妮妮

生物医学信号处理试卷集 试卷一答案和评分标准： 一、假设有两个离散平稳随机过程)(),(n y n x ，m x m R 6 .0)(=， m y m R 8 .0)(=，它们统计独立，求这 两个随机过程的乘积的自相关函数和功率谱密度。（14分） 解： 设z=xy ， m y x z m R m R m n y n y E m n x n x E m n y m n x n y n x E m n z n z E m R 48 .0)()()]()([)]()([)]()()()([)]()([)(==++=++=+=（6分） ∑==+∞ -∞ =-m m j m z j z e m R DTFT e P ωω48.0)]([)(（4分） =ωcos 96.02304.17696 .0-（4分） 二、设线性系统如图所示，已知 n n n s ,相互独立，且ωω2 sin )(=j s e S ， 21 )(= ωj n e S 。要求设计一 个滤波器ωω2 sin )(c e H j =，试确定c 使得滤波后的输出n s ?与真实信号n s 的均方误差最小，即 ])?[(2n n s s E -最小。（14分） 解答： 设误差为n n n s ? s e -=其自相关为： )m (R )m (R )m (R )m (R )]s ?s )(s ?s [(E )e e (E )m (R s ?s s ?s ?s s m n m n n n m n n e +--=--==+++（2分） 做傅立叶变化： )()()()()(???ω ωωωωj s j s s j s s j s j e e S e S e S e S e S +--=（4分） ω ωωωωωωω4262j n j s 2j j x 2j ?sin 21 sin ])(e S )(e S [)e (H )(e S )e (H )(c c e S j s +=+== （2分） ωωωωωω4i s i i sx i ?sin )e (S )e (H )e (S )e (H )(c e S j s s === ωωωωωω4i s i i xs i s ?sin )e (S )e (H )e (S )e (H )(c e S j s ===** （2分） 2 2 14321 c c +-=ξ （3分）

医学生物类安全题

1、[判断题]关于紫外线消毒，因可见光能复活生物体中的光复活酶，使形成的二聚体拆开复原，所以不能同时开启日光灯和紫外灯。（分值1.0） 你未作答标准答案：正确 2、[判断题]生物安全柜使用过程中，为了操作方便，应在柜内的前部操作。（分值1.0）你未作答标准答案：错误 3、[判断题]在微生物实验中，一些不要的菌种等，一定要消毒和高压灭菌处理后方可弃掉。（分值1.0） 你未作答标准答案：正确 4、[判断题]生物学实验室内的松香、硫磺、无机磷等是易燃易爆物固体，在一定的条件下均能引起燃烧和爆炸，必须妥善安置，正确使用。（分值1.0） 你未作答标准答案：正确 5、[判断题]次氯酸钠一般不用作杀菌剂，常用于一般用途的消毒剂以及浸泡污染的非金属物质。（分值1.0） 你未作答标准答案：正确 6、[判断题]要规范生化类试剂和用品的采购、实验操作、废弃物处理等工作程序，加强生物类实验室安全的管理，责任到人。（分值1.0） 你未作答标准答案：正确 7、[判断题]湿热灭菌和干热灭菌各有特点，但总的说来，干热灭菌较湿热灭菌消毒效果更好。（分值1.0） 你未作答标准答案：错误 8、[判断题]操作者在双臂进出生物安全柜时，应动作缓慢，以维持操作面开口处气流的完整性。（分值1.0） 你未作答标准答案：正确 9、[判断题]学生在生物实验室里时，可以吃口香糖。（分值1.0） 你未作答标准答案：错误 10、[判断题]学生在实验中应严格按照要求和规范使用手术器械，注意手术器械使用安全，严禁用手术器械进行与实验无关的事情。（分值1.0） 你未作答标准答案：正确 11、[判断题]由于紫外线透过物质能力很差，不适于室内空气或物体表面消毒。（分值1.0） 你未作答标准答案：错误 12、[判断题]灭菌是指用物理或化学方法杀死物体上的所有微生物及其孢子。（分值1.0）你未作答标准答案：正确 13、[判断题]使用离心机时，离心样品的平衡并不重要。（分值1.0） 你未作答标准答案：错误 14、[判断题]当生物安全柜内发生大量感染性材料溢洒时，液体会通过生物安全柜前面或后面的格栅流到下面去，生物安全柜内所有的物品都应该进行表面消毒并拿出生物安全柜，在确保生物安全柜的排水阀被关闭后，可将消毒液倒在工作台面上，使液体通过格栅流到排水盘上。所有接触溢出物品的材料都要进行消毒和/或高压灭菌处理。（分值1.0）

生物医学信号检测作业

Formulate firing rate at input )2cos()(0θπ++=t f A m t m m Solution: Obviously , m m f πω2=，i i t t T -=+1，firing rate T r 1 = With the formula dt t m m V i i t t th ?++=1))((10，we can obtain: ) cos() cos()2)(cos(2)2sin( ) 2sin()2)(cos(2)]sin()[sin()()2cos()(001010110011 1θωθωθωωωωθωωθωθωωθπ++=?++=++?? +=+++=+-++ -=++==→+++++++??i m th i m t t when i i m m m m i i m m i m i m m i i m t t t t th t A m V T t AT T m t t T T AT T m T t t A T m t t A t t m dt t f A m dt t m V i i i i i i So, the firing rate th m V t A m T r ) cos(10θω++==

MATLAB m0=1; A=1; w=2*pi/5; l=pi; t=0:0.002:12; v1=1; v2=2; v3=3; y1=(m0+A*cos(w*t+l))/v1; y2=(m0+A*cos(w*t+l))/v2; y3=(m0+A*cos(w*t+l))/v3; figure(1); plot(t,y1,t,y2,'g',t,y3,'r','linewidth',2) legend('Vth=1','Vth=2','Vth=3',0) grid; axis([0 12 0 2.3]); xlabel('t(s)'),ylabel('Firing Rate(pps)'); title('The Firing Rate Under Different Vth')

1生物医学信号概述

第一章生物医学信号概述 第一节学习生物医学信号处理的理由生物医学工程是一个应用性的研究领域，生物医学信号处理自然应该成为该专业的主干课程之一，使学生掌握处理信号和系统的方法。 信号处理的含义比纯粹的数学运算更深更广。生物医学信号处理以严谨的组织行为方式为分析和概念化物理行为提供了一个基础框架，不管这种行为是一个电子控制系统的输出还是一次种植与周围组织的反应。 对信号/系统进行计算能够获得较精确的分析结果，但对分析过程的理解（定性的）也十分重要。例如，一名学生建议用小波来检测心电图信号中的异常，则他/她必须理解小波变换的数学概念。另一名具有神经生理学兴趣的学生希望研究全身振动对视觉功能的影响，则他/她需要理解共振的概念（即使他/她已经忘记了量化这种现象的二阶差分方程）。类似地，一名要研究心率的神经中枢控制的学生，不管他/她用哪种方法来描述心率，都需要理解记忆或相关的概念以及在能量记录中瞬时变化的原因。简言之，作为一名生物医学工程师应该掌握信号处理的定性描述并具备应用定量分析方法解决生物医学问题的技能。通过学习《生物医学信号处理》课程，学生可以达到上述要求。 更具体地说，生物医学信号处理将教给学生两种主要技能：（1）为了提取原始的生物医学信息，获取和处理生物医学信号的技能；（2）解释处理结果性质的技能。为此，《生物医学信号处理》课程应该包含以下四个重要内容： （1）测量生物医学信号，即量化和校正测量仪器对待测信号的影响。 （2）操作（即滤波）生物医学信号，即识别和分离信号中的有用成份和无用成份。 （3）定量描述生物医学信号，即揭示产生生物医学信号的本质，根据第二步得出的结果预测信号未来的行为。 （4）探测生物医学信号源，即描述一个生物医学物理系统的输入与输出信号之间内在联系。 大多数信号处理教材都很强调计算和算法。对于生物医学工程专业的学生来说，如果在生物医学信号处理课程中仍选用大量信号处理的内容，则可能是熟悉知识的枯糙重复。本教材的宗旨是通过许多具体生物医学信号处理实例，将真实世界与理论研究联系起来，并指导学生如何应用一项理论去解决一个具体的生物医学问题。 第二节信号及其类型 信息是一个过程产生的能量的测量，而信号则是信息的一种表达形式。来自于真实世界的信号各不相同，但大致可分为四种类型：（1）确定性信号；（2）随机信号；（3）分形信号；（4）混沌信号，如图1-1（a）、（b）、（c）和（d）分别是四种类型信号的一个例子。 确定性信号在教材中常作为例子给出，是学生最熟悉的一类信号，但这类信号在真实世界中则较少出现。所谓确定性信号是指在已知足够过去值的条件下，能够准确预测该信号未来值的一类信号。例如，正弦波信号A Sinωt。换句话说，只要能够用数学封闭表达式来表达的一类信号就是确定的信号。 既使信号的全部过去值已知，也不能准确预测其未来值的一类信号称为随机信号。随机信号

医学生物类安全题

529、使用离心机时，当部分装载时，离心管可随意放在转头中而不用考虑平衡。 对 错 （标准答案：错误） 530、离心过程中，若听到离心机有异常响声，待离心完成后再停机检查原因。 对 错 （标准答案：错误） 531、高速离心机各转头有其使用的额定转速，使用时不能超过其额定转速。 对 错 （标准答案：正确） 532、离心机使用时，针对离心液体的性质选择适宜的离心管。为避免玻璃套管的破裂，有机溶剂和酶溶液选择塑料套管，盐溶液选择金属套管。 对 错 （标准答案：错误） 533、在用匀浆器操作生物材料时，建议采用特氟隆材料的匀浆器。 对 错 （标准答案：正确） 534、如在液氮罐中保存安瓿瓶，应将其存放在液氮的气相中。 对 错 （标准答案：正确） 535、高压灭菌液体终止时，为尽快地取出灭菌液体，可快速排气使压力迅速降低。 对 错 （标准答案：错误） 536、高压灭菌锅灭菌时，待灭菌的物品可与含有腐蚀性抑制剂或化学试剂的物质放在一起灭菌。 对 错 （标准答案：错误） 537、被微生物等生物材料污染的玻璃器皿应立即高压灭菌，然后清洗。 对 错 （标准答案：正确） 538、实验时间紧迫时，可以在开启的紫外灯下工作。 对 错 （标准答案：错误） 539、进入同位素实验室之前和实验结束后应及时用同位素探测仪检查污染状况。 对

错 （标准答案：正确） 540、开展病原微生物类实验所产生的废弃物,在分类处置前,必须先自行高压蒸汽灭菌。 对 错 （标准答案：正确） 541、当生物安全柜内发生少量感染性材料溢洒时，应用吸收纸巾立即处理，并立即用浸满消毒液的毛巾或纱布对生物安全柜及其内部的所以物品进行擦洗。工作面消毒后应更换手套，不论是摘下手套还是更换手套都要洗手。 对 错 （标准答案：正确） 542、当生物安全柜内发生大量感染性材料溢洒时，液体会通过生物安全柜前面或后面的格栅流到下面去，生物安全柜内所有的物品都应该进行表面消毒并拿出生物安全柜，在确保生物安全柜的排水阀被关闭后，可将消毒液倒在工作台面上，使液体通过格栅流到排水盘上。所有接触溢出物品的材料都要进行消毒和/或高压灭菌处理。 对 错 （标准答案：正确） 543、学生在实验中应严格按照要求和规范使用手术器械，注意手术器械使用安全，严禁用手术器械进行与实验无关的事情。 对 错 （标准答案：正确） 544、学生在动物实验中，抓取蟾蜍时应注意使其头部向外侧，不要挤压耳后腺，防止耳后腺分泌物射入实验者眼内。万一被射入，则需立即用生理盐水冲洗眼睛。 对 错 （标准答案：正确） 545、凡是基因工程操作所用的一切塑料器具（eppendorf管、tip等），在使用前都应装入盒子和瓶子中灭菌，且装盒或装瓶过程中都应采用镊子或戴上一次性手套进行操作，不能直接用手去拿，严防手上杂酶污染。 对 错 （标准答案：正确） 546、在微生物实验中，一定要有“有菌观念”和“无菌操作意识”，操作中一定要按正确的程序严格无菌操作，一方面避免感染，另一方面加强自我防护。 对 错 （标准答案：正确） 547、如果在微生物实验中出现意外事故（如菌种管打破等），应立即用消毒剂（84消毒剂）清洁桌面、洗手等，及时杀灭细菌和病毒，避免污染面扩大。 对 错

医学生物学实验及习题整理word精品

< 医学生物学实验>整理 1. 常用的吸量管有： 奥氏吸量管、移液管、刻度吸量管 4. 如何正确使用吸量管？ 答：(1) 选用原则：就近原则 (2) 吸量管的使用：吸- 擦-调-放 5. 如何正确使用微量加样器？ 答：转-按-吸-擦-按 6. 如何正确使用离心机？ 放置-装管-平衡-启动-取出 二、主要实验方法原理 1. 分光光度法基本原理是什么？答：不同物质由于其分子结构不同，对不同波长光线的吸收能力也不同，因此每种物质都具有其特异的吸收光谱，在一定条件下，其吸收程度与该物质浓度成正比，故可利用各种物质的不同的吸收光谱特征及其强度, 对不同物质进行定性和定量的分析。分光光度法常被用来测定溶液中存在的光吸收物质的浓度，其基本原理是根据Lambert 和Beer 定律。该定律 阐明了溶液对单色光吸收的多少与溶液浓度及溶液厚度之间的关系。 2. 利用分光光度法对物质进行定量测定的方法主要有哪两种？答：直接比较法(公式法) 、标准曲线法 3. 层析法基本原理是什么？答：层析法就是利用混合物在经过固定相和流动相两相的过程中，其中的待分离物质在不同的两相中不断地进行交换、分配、吸附及解吸附等过程，由于混合物中各组分间在理化性质如吸附力、分子形状和大小、分子极性、分子亲和力、分配系数等方面存在着差异，因此当它们经过上述相同重复过程时，各自的情况就会有所不同从而使各物质得以分离。 4. 常用的层析法有哪几种？ 答：薄层层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析。 5. 离子交换剂的作用原理是什么？ 答：①阳离子交换剂吸附阳离子；②阴离子交换剂吸附阴离子； 当离子结合到固定相交换基团上以后，用提高流动相中离子强度或改变pH 的办法，把它们从离子交换剂上依次洗脱下来，达到分离纯化的目的。 6. 凝胶层析的作用原理是什么？ 答：分子筛 7．亲和层析的作用原理是什么？答：亲和层析是以能与生物分子进行特异结合的配基作为固定相，对混合物中某一生物分子进行高效分离纯化的层析技术。 9. 影响电泳的主要因素是什么？ 答： (1) 电泳溶液的pH 值|: 当溶液的pH 值等于某种两性电解质的等电点时，不带电荷。当溶液pH 小于其等电点时，则呈正离子状态，移向负极；反之，溶液pH 值大于其等电点时， 则呈负离子状态，移向正极。 (2) 缓冲液的离子强度: 离子强度低，电泳速度快，分离区带不易清晰；离子强度高，电泳速度慢，但区带分离清晰。常用离子强度为0.02~0.2 。 (3) 电场强度: 电泳速度和电场强度成正比关系。电场强度愈高，则带电粒子的移动愈快，但电压增加，相应电流也增大，电流过大时易产生热效应, 可使介质中溶液蒸发及生物样品变性。 (4) 电渗作用: 如纸上电泳蛋白质移动的方向与电渗现象相反，则实际上蛋白质泳动的距离，等于电泳移动距离减去电渗距离。如电泳方向和电渗方向一致，其蛋白质移动距离，等于二者相加。电渗现象所造成的移动距离可用不带电的有色染料或有色葡聚糖点在支持物的中间，观察电渗方向和距离。

生物医学信号处理的方法

生物医学信号处理的方法 生物医学仪器包括了诊断仪器和治疗仪器两大类。在诊断仪器中要寻找对诊断有意义的具有某种特征的信号或信号的某种特征量。在治疗仪器中同样需要确定特征信号的存在或信号特征量的大小去控制治疗部分的工作。一般说来，信号并不能直接提供这些信息，它们需要应用信号处理方法去提取。例如，临床的常规脑电图检查可为脑损伤、脑血栓、内分泌疾病等的诊断、预防和治疗提供信息。另外脑电图也常用来作睡眠、麻醉深度的监护。但是白发脑电图的时域波形很不规则。不但它的节律随精神状态变化而改变，而且在基本节律的背景下还会不时地发生一些瞬态变化。传统的分析方法是用领域分析方法，用它的基本节律作为脑电图的基本特征量。 从信号中提取特征量的常用方法有谱分析、波形分析、建立模型等多种。有了特征量，就要根据它们进行诊断。诊断就是分类。现用的模式分类方法有统计模式识别、句法分析、模糊模式识别等。上述这些内容正是信号处理学科的主要研究对象，实际上这些方法现在也并不成熟。对于生物医学信号中大量存在的非线性、非平稳、多变量等问题的分析还很初步，还需深入地研究和探讨。 由于干扰的影响，生物医学信号往往埋藏在噪声中，因此造成信息丢失或产生虚假信息，所以通常在进行生物医学信号处理以前，要对信号施加某种处理来降低噪声、增强信息。例如，在研究大脑感觉机制，提取诱发响应时，常常采用重复刺激方法和相干平均技术来克服自发脑电活动，增强有用信息。污染信号的噪声可以是加性的(即观测等于信号的噪声之和)、相乘性的(即观测等于信号与噪声的积)；也可能有用的信息仅与信号的一部分有关，而与有用信息非相关部分也被看成噪声。总之，噪声的性质是多种多样的。数字滤波器是增强信息、抑制噪声的常用方法，然而它对于频带重叠的信号与噪声无能为力。因此消噪问题是生物医学信号处理研究的又一个重要内容。 目前生物医学信号处理中应用的抑制噪声和信号增强技术，常需要信号与噪声统计特性的先验知识，先验知识越完整，增强信号的效果越显著。然而得到这些先验知识常常又是困难的，这种要求限制了诸如维纳滤波、卡尔曼滤波等技术的应用。自适应方法可以自动调节参数来适应信号统计特性而不依赖先验知识，因而引起了广泛的注意。 在某种情况下，需要将信号从一个地点传送到另一个地点。有不少突发性疾病对患者威胁极大，例如，猝死和呼吸障碍，为了及时抢救，在患者家里安装监护系统，监护系统采集的信息经电话电路传到监护中心，使患者处于医护人员的监护之下。为了保证传输效率，或为了方便地保存、记录患者病历，需要尽量减

信号与系统在生物医学中的应用

信号与系统论文 题目：信号与系统在生物医学中的应用 学号：121417010133 班级：生医121班 姓名：张小鲜

信号与系统在生物医学中的应用 摘要 随着计算机技术和现代信息技术的飞速发展，信号与系统在实际生活中的应用越来越广泛，本文在信号与系统中占有重要分量的数字信号处理技术为例，讨论其在生物医学中的应用，从而阐述信号与系统在生物医学中的应用。数字信号处理（Digital Signal Processing DSP)是利用计算机或专用处理芯片，以数值计算的方法对信号进行采集、分析、变换和识别等加工处理，从而达到提取信息和便于应用的目的。 数字信号处理技术一诞生就显示了强大的生命力，展现了极为广阔的应用前景。接下来主要讨论数字信号处理技术中小波分析、人工神经网络、维格纳分布在生物医学工程中的应用，并对数字信号处理技术在生物医学工程中的应用前景进行了展望。 关键词：生物医学；信号与系统；数字信号处理；小波分析；人工神经网络；维格纳分布 1 引言 自20世纪60年代以来，随着计算机和信息学科学的飞速发展，大量的模拟信息被转化为数字信息来处理。于是就逐步产生了一门近代新兴学科———数字信号处理(DigitalSignalProcessing，简称DSP)技术。经过几十年的发展，数字信号处理技术现已形成了一门以快速傅里叶变换和数字滤波器为核心，以逻辑电路为基础，以大规模集成电路为手段，利用软硬件来实现各种模拟信号的数字处理，其中包括信号检测、信号变换、信号的调制和解调、信号的运算、信号的传输和信号的交换等各种功能作用的独立的学科体系。而生物医学工程就是应用物理学和工程学的技术去解决生物系统中所存在的问题，特别是人类疾病的诊断、治疗和预防的科学。它包括工程学、医学和生命科学中的许多学科。本文主要讨论数字信号处理技术中小波分析、人工神经网络、维格纳分布在生物医学工程中的应用。 1.1生物医学信号特性

生物医学信号处理

1、生物医学简述 1、1生物医学信号概述 生物医学信号就是人体生命信息得体现,就是了解探索生命现象得一个途径。因此,深入进行生物医学信号检测与处理理论与方法得研究对于认识生命运动得规律、探索疾病预防与治疗得新方法以及发展医疗仪器这一高新技术产业都具有极其重要得意义。国内外对于生物医学信号检测处理理论与方法得研究都给予极大得重视。人体给出得信号非常丰富,每一种信号都携带着对应得一个或几个器官得生理病理信息。由于人体结构得复杂性,因此可以从人体得不同得“层次”得到各类信号,如器官得层次、系统得层次以及细胞得层次,这些信号大致分为电生理信号、非电生理信号、人体生理信号、生化信号、生物信息以及医学图像[1]。 1、2生物医学信号得特点 生物医学信号属于强噪声背景下得低频微弱信号,它就是由复杂得生命体发出得不稳定得自然信号,从信号本身特征、检测方式到处理技术,都不同于一般得信号。 ⑴信号弱,如心电信号在mV级,脑电信号在μV级,而诱发电位信号得幅度更小。 ⑵噪声强,人体就是电得导体,易感应出工频噪声;其次就是信号记录时受试者移动所产生得肌电噪声,由此引起电极移动所产生得信号基线漂移。另外,凡就是记录中所含有得不需要成分都就是噪声,如记录胎儿心电时混入得母亲得心电。 ⑶随机性强且一般就是非平稳信号,由于生物医学信号要受到生理与心理得影响,因此属于随机信号。 ⑷非线性,非线性信号源于非线性系统得输出,人体体表采集到得电生理信号都就是细胞膜电位通过人体系统后在体表叠加得结果,因此这些信号严格地说都就是非线性信号,但目前都就是把她们当作线性信号来处理[2]。 2、生物医学信号得检测 生物医学信号检测就是对生物体中包含地生命现象、状态、性质与成分等信

医学生物学实验及习题整理

<医学生物学实验>整理 1. 常用的吸量管有： 奥氏吸量管、移液管、刻度吸量管 4. 如何正确使用吸量管？ 答：(1) 选用原则：就近原则 (2) 吸量管的使用：吸-擦-调-放 5. 如何正确使用微量加样器？ 答：转-按-吸-擦-按 6. 如何正确使用离心机？ 放置-装管-平衡-启动-取出 二、主要实验方法原理 1.分光光度法基本原理是什么？ 答：不同物质由于其分子结构不同，对不同波长光线的吸收能力也不同，因此每种物质都具有其特异的吸收光谱，在一定条件下，其吸收程度与该物质浓度成正比，故可利用各种物质的不同的吸收光谱特征及其强度, 对不同物质进行定性和定量的分析。分光光度法常被用来测定溶液中存在的光吸收物质的浓度，其基本原理是根据Lambert和Beer定律。该定律阐明了溶液对单色光吸收的多少与溶液浓度及溶液厚度之间的关系。 2. 利用分光光度法对物质进行定量测定的方法主要有哪两种？ 答：直接比较法（公式法）、标准曲线法 3. 层析法基本原理是什么？ 答：层析法就是利用混合物在经过固定相和流动相两相的过程中，其中的待分离物质在不同的两相中不断地进行交换、分配、吸附及解吸附等过程，由于混合物中各组分间在理化性质如吸附力、分子形状和大小、分子极性、分子亲和力、分配系数等方面存在着差异，因此当它们经过上述相同重复过程时，各自的情况就会有所不同从而使各物质得以分离。 4. 常用的层析法有哪几种？ 答：薄层层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析。 5. 离子交换剂的作用原理是什么？ 答：①阳离子交换剂吸附阳离子；②阴离子交换剂吸附阴离子； 当离子结合到固定相交换基团上以后，用提高流动相中离子强度或改变pH的办法，把它们从离子交换剂上依次洗脱下来，达到分离纯化的目的。 6. 凝胶层析的作用原理是什么？ 答：分子筛 7．亲和层析的作用原理是什么？ 答：亲和层析是以能与生物分子进行特异结合的配基作为固定相，对混合物中某一生物分子进行高效分离纯化的层析技术。 9. 影响电泳的主要因素是什么？ 答： (1) 电泳溶液的pH值|: 当溶液的pH值等于某种两性电解质的等电点时，不带电荷。当溶液pH小于其等电点时，则呈正离子状态，移向负极；反之，溶液pH值大于其等电点时，则呈负离子状态，移向正极。 (2) 缓冲液的离子强度: 离子强度低，电泳速度快，分离区带不易清晰；离子强度高，电泳速度慢，但区带分离清晰。常用离子强度为0.02~0.2。 (3) 电场强度: 电泳速度和电场强度成正比关系。电场强度愈高，则带电粒子的移动愈快，但电压增加，相应电流也增大，电流过大时易产生热效应, 可使介质中溶液蒸发及生物样品

生物医学信号实验报告

生物医学信号处理 实验报告 班级：111100402 姓名、学号：云莉11110040230 张素丽11110040231 张宇11110040232 赵倩男11110040233 钟茂娇11110040234 指导老师：崔建国、王洪

实验名称：模拟滤波器、ECG放大器及QRS检测器 一、实验目的：1、学习四种模拟滤波器：低通、高通、带通 和带阻滤波器的特性；2、将这些滤波器用于ECG放大器 中，学会如何在QRS检测电路中应用这些滤波器。 实验仪器：双踪示波器、信号发生器、ECG电极、记录 仪、ECG放大器和QRS探测电路板、模拟滤波器板。 二、实验原理步骤：采用集成四个运算放大器的LM324可构成 上述的所有电路。电路图如书上所示。 1、低通滤波器 （1）打开滤波器板上的电源。将信号发生器产生的10HZ的正弦波信号以尽可能小的幅值送到积分器的输入端，同时用滤波器观察输入和输出，计算增益。 （2）从10HZ开始，以10HZ为单位逐渐增加频率，直至200HZ位置，记录每个频率点的输出。用这些只画出幅频特性图，然后找到输出值为10HZ处输出值的0.707倍的频率点，记录这个频率值。 （3）通过观察输入输出的相移来验证低通滤波器在高频段的积分作用，记录在高端转折频率处的相移。 2、高通滤波器 （1）将信号发生器产生的最小幅值的200HZ正弦信号送到差分放大器输入端，同时用示波器观察输入和输出， （2）从200HZ频率点开始，一枚20HZ为单位逐渐减小频率，直至接近主频率为止，记录每个频率点的输出，然后找出在什么频率处的幅值喂200HZ处幅值的0.707杯，这是低端频率的3DB 点，记录下这个值。 （3）通过观察输入、输出的相移，验证噶奥通滤波器再低频段的差分结果。

生物医学信号处理

1.生物医学简述 1.1生物医学信号概述 生物医学信号是人体生命信息的体现，是了解探索生命现象的一个途径。因此，深入进行生物医学信号检测与处理理论与方法的研究对于认识生命运动的规律、探索疾病预防与治疗的新方法以及发展医疗仪器这一高新技术产业都具有极其重要的意义。国内外对于生物医学信号检测处理理论与方法的研究都给予极大的重视。人体给出的信号非常丰富，每一种信号都携带着对应的一个或几个器官的生理病理信息。由于人体结构的复杂性，因此可以从人体的不同的“层次”得到各类信号，如器官的层次、系统的层次以及细胞的层次,这些信号大致分为电生理信号、非电生理信号、人体生理信号、生化信号、生物信息以及医学图像[1]。 1.2生物医学信号的特点 生物医学信号属于强噪声背景下的低频微弱信号，它是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号，从信号本身特征、检测方式到处理技术，都不同于一般的信号。 ⑴信号弱，如心电信号在mV级，脑电信号在μV级，而诱发电位信号的幅度更小。 ⑵噪声强，人体是电的导体，易感应出工频噪声；其次是信号记录时受试者移动所产生的肌电噪声，由此引起电极移动所产生的信号基线漂移。另外，凡是记录中所含有的不需要成分都是噪声，如记录胎儿心电时混入的母亲的心电。 ⑶随机性强且一般是非平稳信号，由于生物医学信号要受到生理和心理的影响，因此属于随机信号。 ⑷非线性，非线性信号源于非线性系统的输出，人体体表采集到的电生理信号都是细胞膜电位通过人体系统后在体表叠加的结果，因此这些信号严格地说都是非线性信号，但目前都是把他们当作线性信号来处理[2]。 2.生物医学信号的检测 生物医学信号检测是对生物体中包含地生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化地技术，涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域。绝大部分生物医学信号都是信噪比很低地微弱信号，

生物医学信号处理习题集第一章生物医学信号概论

生物医学信号处理习题集 第一章 生物医学信号概论 1. 生物医学信号处理的对象是什么信号？ 解答： 包括生理过程自发产生的信号，如心电、脑电、肌电、眼电、胃电等电生理信号和血压、体温、脉搏、呼吸等非电生理信号；还有外界施加于人体的被动信号，如超声波、同位素、X 射线等。 2. 生物信号的主要特点是什么？ 解答： 随机性强，噪声背景强。 第二章 数字信号处理基础 You can use Matlab where you think it’s appropriate. 1.FIR 滤波器和IIR 滤波器的主要区别是什么？ 解答： FIR 滤波器的单位脉冲响应是有限长的序列，该滤波器没有极点，具有稳定性。 IIR 滤波器的单位脉冲响应是无限长的序列，该滤波器有极点，有可能不稳定。 2.两个滤波器级联，第一个的传递函数为2-11z 2z 1)z (H -++=，第二个为-1 2z 1)z (H -=，当输入为单 位脉冲时，求输出序列，画出级联滤波器的频率响应。 解答： )z 1)(z 2z 1()z (H 12-1---++==32-1z z z 1----+ h(n)=[1,1,-1,-1]，n=0，1，2，3。即输入单位脉冲时的输出序列值。 freqz(h,1)

3.A 3rd-order lowpass filter is described by the difference equation: )3 n( 2781y .0 )2 n( 1829y .1 )1 n( 76y .1 )3 n( 0181x .0 )2 n( 0543x .0 )1 n( 0543x .0 )n( 0181x .0 )n(y - + - - - + -+ - + - + = Plot the magnitude and the phase response of this filter and verify that it is a lowpass filter. 解答： b = [0.0181, 0.0543, 0.0543, 0.0181]; a = [1.0000, -1.7600, 1.1829, -0.2781]; m = 0:length(b)-1; l = 0:length(a)-1; K = 500; k = 1:1:K; w = pi*k/K; % [0, pi] 分成501个点. num = b * exp(-j*m'*w); % 分子计算 den = a * exp(-j*l'*w); % 分母计算 H = num ./ den; magH = abs(H); angH = angle(H); subplot(1,1,1); subplot(2,1,1); plot(w/pi,magH); grid; axis([0,1,0,1]) xlabel(''); ylabel('|H|'); title('幅度响应'); subplot(2,1,2); plot(w/pi,angH/pi); grid on; axis([0,1,-1,1]) xlabel('以pi为单位的频率'); ylabel('以pi弧度为单位的相位'); title('相位响应');

哈工大生物医学信号实验报告

实验报告 课程名称：生物医学信号 姓名： 专业：信息与通信工程 学号： 日期：2017年10月20日

Lab 1 心电及脉搏信号采集处理实验信号波形图：（一张） Analyzing and Report： 1、简述脉搏信号的采集原理。 答：脉搏波是以心脏搏动为动力源，通过血管系的传导而产生的容积变化和振动现象。发光二极管发出的光照射到手指上，被手指组织的血液吸收和衰减后由光敏二极管接收，由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化，它对光的吸收和衰减也是周期性脉动的，于是光敏二极管输出信号的变化也就是周期性变化，反映了动脉血的变化。 2、请回答试验中的仪器采集的是何种导联，写出完整名称即可。 答：试验中的仪器采集的是肢体导联。

LAB2连续动态血压测量 完成下列表格： 选取一个时间点，查询并填写表格。 表2-1 SYMBOL Systolic pressure Diastolic pressure Mean arterial pressure 名称数值单位收缩压 138 mmHg 舒张压 65 mmHg 平均动脉压 89 mmHg SYMBOL Cardiac output HR Stroke volume 名称数值单位心输出量 6.12 1/min 心率 75 bpm 每搏输出量 81.6 ml 回答问题 1、血压的正常范围是什么？ 答：一个成年人血压的正常范围是：舒张压在60~90mmHg之间，收缩压在90~140mmHg之间；其中WHO于1999年给出的理想收缩压/舒张压为120/80以下，正常血压为139/89以下。就算是健康人，一般血压的高低和年龄性别也是有关的，一般情况下，年纪比较大的老年人会比青年人血压高，男性血压会比女性血压高一些。 2、在CO、HR、SV中任选一种查阅其变化对健康状况的指示作用。 答：心率（HR）的加快是增加心输出量（CO）的一个有效因素。但心输出量的增加不仅与心率有关，还与每博输出量（SV）有关。随着心率的增加，每博输出量会减少。当心率增加到一定程度后，由于每博输出量的减少，会使心输出量反而开始下降。正常人的左、右心室的搏出量是基本相等的。在心率恒定的情况下，心肌收缩能力越大，即收缩强度越强，收缩速度越快，则搏出量愈多，反之亦然。心肌收缩能力的大小与其结构特点和机能状态有关，锻炼者心肌比较发达，收缩能力较强。经常参加体育锻炼的人，心肌发达，搏动有力，每博输出量比一般人的要大，在安静状态下的心率也比一般人的慢；参加剧烈运动时，心率虽然加快，但是往往以提高每博输出量为主，使心输出量成倍地增加，这样的心脏能够承担繁重的工作，故每搏输出量大的人心脏机能更好，身体更健康。Report： 1、简述实验中设备的工作原理，并分析可能的干扰来源。 答：①工作原理：Finapres医疗系统出品的系列无创血压连续监测产品是通过手指动脉压传感器记录每次心跳产生的血压数据，专利转换技术将指动脉压转换为肱动脉压，时时追踪记录血压值变化，通过流模型技术计算出15个血流动力学参数及其变化趋势，并利用RTF专利技术校准标定血压值，保证血压测定的精确性。②可能的干扰来源：实验指套比较松，可能影响其探测灵敏度（实验当中更小的指套没有用了，故用了更大的指套，有点松动）；实验设备如果有一定的使用年份的话，也会影响其测量精度；被试者的频繁快速移动也会对仪器的测量准确度有所挑战。

关于现阶段生物医学信号处理的技术与进展

关于现阶段生物医学信号处理的技术与进展[摘要] 生物电子学的迅速发展也推动着生物医学信号处理的快速进步。本 文对生物医学信号处理的研究现状作出介绍,同时通过分析典型系统,给出基于DSP的生物医学信号采集和分析系统的模型,并对面对的技术问题做出分析。最后指出今后的发展趋势及展望。 [关键词] 生物医学信号DSP小波虚拟仪器 引言 随着生物学和医学的发展,越来越多的人体和生物信号需要测定以供科研和诊断之用。生物医学信号处理被应用于医学教学、科研、临床、监控等,并显示出越来越重要的地位。生物医学信号包括各种生理参数,如脑电、心电、肌电等生物电信号;心跳、血压、呼吸、血流量、脉搏、心音等的非电量信号。这些信号均是强噪声背景下的低频(小于200Hz)微弱信号(幅度小于100 mV) ,这就对信号采集系统有很高的精度要求[1]。正由于采集的信号具有生物信号特有的特点:高背景噪声,且随机性大,即影响因素很多并且不可能用确定性的数学函数来表达,信号弱等[2],故需采用各种数字信号处理的方法来提取我们需要的信号。所以人体信号采集和分析系统的地位显得越来越重要。 一、生物医学信号处理的研究现状 1.基于DSP的生物医学信号采集和分析系统 现有的生物信号采集和分析系统大部分都是以PC机或工作站为核心的。其缺点是仅适合固定场合,灵活性差。并且计算机上用软件实现信号算法,虽然软件可以是自己编写的,也可以使用现成的软件包,但这种方法的缺点是速度太慢,不能用于实时系统,只能用于教学与仿真。如近些年发展迅速的Matlab,几乎可以实现所有数字信号处理的仿真[3]。便携式系统目前往往多是基于单片机系统,但由于单片机采用的是冯·诺依曼总线结构,所以单片机系统复杂,尤其是乘法运算速度慢,在运算量大的实时系统中很难有所作为,难以实现复杂的算法,特别是各种数字信号处理方面的大规模运算。近年来,随着大规模集成电路的发展,半导体制造厂商推出了高速低功耗特别适合于数字信号处理的嵌入式DSP处理器(如TI 的TMS320C2000/C5000等)和高增益、高共模抑制比的集成化仪用放大器等高性能芯片[4]。为研制新一代的采集和实时分析系统提供了物质基础。 2.基于虚拟仪器技术的生物医学信号采集和分析系统 作为一种新兴的计算机技术,虚拟仪器技术的发展为生物医学仪器的发展带来了广阔的前景。建立在通用计算机和数据采集(DAQ)设备基础上的虚拟仪器技术具有开发周期短、

生物医学信号处理-小论文

基于Matlab的心电信号分析与处理 摘要： 本课题设计了一个简单的心电信号分析系统。直接采用Matlab语言编程对 输入的原始心电信号进行处理，并通过matlab语言编程设计对其进行时域和频 域的波形频谱分析，根据具体设计要求完成系统的程序编写、调试及功能测试, 得出一定的结论。 (This topic has designed a simple ECG analysis system. Direct use of Matlab programming language original ECG signal input is processed, and its waveform spectrum analysis of the time domain and frequency domain matlab language programming through design, prepared in accordance with specific design requirements to complete the system of procedures, debugging and functional testing, too a certain conclusion.) 关键字：matlab、心电信号、滤波 一、课题目的及意义 心电信号是人类最早研究并应用于医学临床的生物信号之一，它比其它生物 电信号更易于检测，并且具有较直观的规律性，因而心电图分析技术促进了医学 的发展。 然而，心电图自动诊断还未广泛应用于临床，从国内外的心电图机检测分析 来看，自动分析精度还达不到可以替代医生的水平，仅可以为临床医生提供辅助 信息。其主要原因是心电波形的识别不准，并且心电图诊断标准不统一。因此，探索新的方法以提高波形识别的准确率，寻找适合计算机实现又具诊断价值的诊 断标准，是改进心电图自动诊断效果，扩大其应用范围的根本途径。如何把心电 信号的特征更加精确的提取出来进行自动分析，判断出其异常的类型成了亟待解 决的焦点问题。本课题通过matlab语言编程，对原始心电信号进行一定的分析 处理。(ECG is the first human study and one biological signal applied to clinical medicine, it is easier to detect than other biological signals, and has a more intuitive regularity, thus ECG analysis technology for the development of medical science. However, ECG automatic diagnosis has not been widely used in clinical, ECG machine detection analysis from home and abroad, the accuracy of the automatic analysis can replace the doctor has not yet reached the level of aid can only provide information to the clinician. The main reason is not allowed to identify the ECG waveform and ECG diagnostic criteria are not uniform. Therefore, to explore new ways to improve the accuracy of waveform recognition, searching for computer-implemented but also with the diagnostic value of the diagnostic criteria,