Powerlab生物信号处理系统
PowerLab系统工作原理、功能及应用 2008.12.12
多导电生理仪的介绍：PowerLab系统工作原理、功能及应用上海中医药大学附属龙华医院科研实验中心王佑华PowerLab生物信号采集处理系统(简称PowerLab系统)是由澳大利亚ADInstruments公司研制开发的计算机数据采集分析系统，可实现多通道生物信号数据的实时采集、记录和分析功能,包括软件和硬件两个部分。
该系统具有多种采样速率和卓越的分辨率,为生命科学的研究提供了强大的功能,己经成为全球使用最为广泛的生物信号采集分析系统之一,在世界各个国家已广泛用于生命科学的研究。
在Pubmed上输入“PowerLab”一词，就可以得到多达7000多个结果。
目前SCI影响因子TOP10的杂志上都时常可以看到应用该系统研究的报道，但多见于心血管、神经科学领域，目前在胃肠系统研究领域的应用有逐渐增多的趋势。
PowerLab系统经过ADInstruments公司近20年来的改良，已经成为全世界在该领域应用最为广泛的多导生理记录仪。
90年代初，PowerLab被部分科学家带进了中国。
1997年ADInstruments在上海成立了办事处，2000年成立了中国公司，2002年公司发布中文软件。
但时至今日，公司竟然还没有推出一份中文操作手册，chart for windows中文软件至今也没有中文操作指南。
ADInstruments公司官方网站上，尽管软件和硬件不断升级换代，但对该系统工作原理、功能及应用始终描述不多。
而中文网站翻译之后又省掉了许多信息，而且很久没有更新，现在基本还是4年前笔者博士期间看到的样子。
这在一定程度上影响了该系统的普及应用。
结合我院实际，本文就PowerLab系统工作原理、功能及应用作一简述。
1.PowerLab系统工作原理、功能应用PowerLab系统通过对生物电(心电、肌电、脑电等)与非生物电信号(压力、温度、pH等)进行采集,然后对采集到的信号进行加工处理,再由USB线将信号传输到计算机系统上的Chart软件,软件最后对采集到的生物电信号进行保存、显示、处理、将处理结果导入Excel 表格、定制实验、数据回放、在线分析、采样过程控制及打印输出结果等多种操作。
PowerLab系统基本操作指南
PowerLab系统基本操作指南PowerLab系统基本操作指南PowerLab系统是国际流行的应用于生命科学研究的数据采集和分析系统。
在扩展性和升级性甚佳的软件如Chart, Scope支持下，若选用合适的传感器和前置放大器，即可采集、记录和分析所需要的生物信号；若与一台电脑相连，则几乎可完全替代多通道实时生物信号记录仪、多导生理记录仪、X-Y绘图仪、数字电压计、记忆示波器以及色谱工作站的全部功能。
全套系统提供了强大的显示、记录和分析数据的功能，可进行机体血液动力学、心电、脑电、药物量效关系、细胞内外电生理记录和色谱分析等方面的研究，是强大的药理学研究工具。
该系统有如下特点：1、记录功能强大：高速、高精度采样，长时程记录，多通道显示。
2、分析和处理功能强大：兼有实时分析和记录后分析。
3、后处理方便：与通用办公软件融洽连接，方便提供数据、图表报告。
PowerLab是一个程控仪器，需要在软件的支持下发挥强大作用。
我们药理学实验中主要运用的软件是Chart和Scope，下面我们主要讲述Chart的用法。
一般步骤1、首先，确定PowerLab是否与计算机正确连接，是否打开电源。
2、双击桌面上的“Chart 4.0”图标，启动PowerLab，出现Chart应用窗口和文件窗口（figure 1、2）3、点击Chart文件窗口右下角的“Start”按钮，就可以开始采样了（此时右下方按钮变为“Stop”）。
4、改变采样速率，可以使用速率改变下拉菜单：（如fig 2所示）按下Chart文件窗口右上方带向下箭头的按钮。
采样速率显示在这个按钮的下方，点击鼠标右键关闭通道控制区域，否则指针所在位置显示时间。
5、如果信号范围太大或太小，可以使用增幅范围下拉菜单改变通道的灵敏度（如fig 2所示）。
按下通道名称左边的有向下箭头的按钮。
6、点击Chart窗口右下方的“Stop”按钮停止采样，从文件菜单选择“save”文件，从文件菜单选择退出，退出Chart。
PowerLab生理数据采集分析系统简介
PowerLab生理数据采集分析系统简介
佚名
【期刊名称】《生理通讯》
【年(卷),期】2006(025)004
【摘要】澳大利亚ADInstruments是生命科学领域全球领先的计算机数据采集分析系统制造商。
从创始至今20余年来，公司产品的不断发展和对客户需求的紧密关注使得我们的系统被科研和教育工作者广泛选用。
著名的PowerLab（MacLab）系统是ADInstruments的核心产品，它为生命科学的科研和教学工作者提供了优秀的工具，已经成为全球使用最为广泛的生物信号采集分析系统之一，在世界各个国家广泛用于生命科学的各个领域。
【总页数】1页(P120)
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2
【相关文献】
1.PowerLab生理数据采集分析系统简介 [J],
2.PowerLab生理数据采集分析系统简介 [J],
3.PowerLab生理数据采集分析系统简介 [J],
4.PowerLab生理数据采集分析系统简介 [J],
5.PowerLab生理数据采集分析系统简介 [J],
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实验一 Powerlab生理多用仪器和软件的使用
实验一 Powerlab生理多用仪器和软件的使用生理学模拟软件的实用一、目的1．学习生理学实验仪器系统2．学习Powerlab记录软件的使用3．学习使用计算机模拟生理实验4．实验室安全事项，实验报告，分实验小组，卫生值日等5．有关生理实验的要求等二、动物与器械学生自我测试实验仪器：Powerlab主机，手指动脉脉搏感受器等三、实验原理1．Powerlab生理学实验室系统Powerlab系统是AD Instruments 公司提供的电脑系统，它可以使生理学教学具有高质量的数据搜集和分析能力。
记录数据的能力可达22kHz.其主要包括：主机、传感器(Transducer)、生物型号放大器（Bio Amp）、桥式放大器(Bridge Amp)、刺激器(Isolated Stimulator)、肺活量计（Spiro meter）若干感应器连接线、打印机等其工作原理是：↙─程控─┐生物体→传感器→放大器→A/D主机→显示器→打印↖──刺激器──程控─┘2．Chart和Scope软件Powerlab的实时数据的多数据搜集和示波是通过Chart和Scope软件来完成的。
a.ChartChart提供了数字图表记录器、XY数据自动描绘器、数字伏特计的功能，可以同时记录16个频道的数据。
它提供了传统的纸带记录器的功能，同时加入了电脑对数据的记录了处理。
b.ScopeScope在测量电势、诱发反应（evoked response）很有用处。
它提供了2通道的示波器、XYT数据自动描绘器等功能，可以刺激或者搜集高频信号，并进行记录、显示、分析。
3．指尖脉搏转换器（Pulse Transducer）感应器为乳胶下的一个微型microphone，可以将指尖动脉的搏动转化为数字信号传输给计算机，从而对脉搏进行收集分析和处理。
四、实验步骤1．模拟生理学实验在计算机上运行模拟生理学实验软件，学习生理学实验的必要知识。
2．学习Scope和Chart软件的使用，测试手指脉搏（两种方法）连接好PowerLab的各个仪器，打开Chart或者Scope软件，在指尖捆绑好指尖脉搏转换器，使用Chart或者Scope软件进行数据的收集和分析。
Medlab生物信号采集处理系统的使用步骤
Medlab生物信号采集系统使用步骤1．打开电脑。
2．确认仪器电源线及USB线已连接好，打开仪器电源。
3．点击电脑桌面上Medlab.exe程序，进入软件界面。
4．如出现“Medlab操作提示对话框”，请按照提示进行检查。
5．进入软件界面后，点击：菜单栏“实验”，从下拉选项里选择所做的实验；或从保存过的实验配置里打开实验，点击“文件”→“打开配置”；对于以前做过的实验数据，可以打开后“新建”，也可以按照自己实验的要求配置实验参数。
6．把所需换能器插入所选通道后，点击右下角“开始”钮。
7．开始采样后，如果描记的曲线不在零点，则需进行零点设置：点击“处理名称”→“零点设置”。
8．把换能器与动物连接好，系统描记出正常的实验曲线。
9．对于第一次做的张力、血压等实验如有定量要求，可对换能器进行定标，具体操作方法请参阅《MedLab说明书(V6)》，定好标后点击“文件”→“保存配置”，以便下次使用。
10．实验结束后先保存原始数据：点击“文件”→“另存为”，输入文件名保存。
11. 要打印的实验曲线，点击快捷工具栏的“实验曲线入打印编辑窗”，点击快捷工具栏的“打印预览窗”，进行编辑。
11．实验结束先退出软件，再关仪器电源，最后关闭电脑。
清洗实验用品，完成实验工作。
1．张力换能器定标方法：换能器插入软件设置对应的通道，点击“通用”→“处理方法”，在对话框中的“处理名称”中选择需要的换能器，如图：然后开始采样，采样过程中点击“零点设置”，曲线在零点后，在张力换能器上挂好砝码（砝码的大小根据所选换能器的量程来选择），此时曲线上升，等曲线波动稳定成直线后停止采样，点击“换能器定标”，鼠标在曲线平稳的地方点击一次，出现一条高亮显示的竖线，这时定标对话框里产生“原值”，在“新值”里输入砝码重量，然后“确定”，完成定标。
最后可以将这次定标配置保存下来，以便以后使用：“文件”→“保存配置”。
2．压力换能器定标方法：换能器插入软件设置对应的通道，点击“通用”→“处理方法”，在对话框中的“处理名称”。
Powerlab系统简明操作规程
Powerlab系统简明操作规程1. 确认硬件设备连接，然后双击打开LabChart软件。
2. 在软件中设置通道数量，采样速率，量程，通道名称，显示特性等内容；同过Setup>Channel Settings打开通道设置窗口：选择通道数量，默认情况下，Chart软件会打开与记录仪通道相等的记录通道，比如8通道记录仪，Chart视图中会自动同时打开8个通道。
3. 选择通道采样速率：采样速率是指每秒钟采样的次数，单位为 Hz。
4. 选择通道的量程：常用信号采样速率的设置（仅供参考,采样速率单位为Hz，即每秒钟多少次)。
5. 显示特性：Setup>Display SettingsTime format：选择时间的显示格式Frome Start of file：从数据文件打开时计时，一直到记录结束；Frome Start of block：从每个Block 开始时计时，直到本Block 结束，从下个Block 重新计时；Time of Day：以电脑的时钟为准，显示记录数据时的实际时间。
Time as UTC：国际协调时间Always Seconds：以秒为单位计时Display Date：同时在文件的右上方显示日期Black Background：选择Scope 视图的背景色为黑色(关于Scope 视图背景色的设置，在Scope 视图中会有更多种选择)Graticule:选择是否需要背景的网格及网格颜色及线条类型General：选择是否在数据中显示Block 之间的界限，是否显示注释，是否在注释的地方加入竖线，是否在注释的竖线旁边显示注释的具体文本内容。
Sampling：选择采样时，数据是从左到右一直显示还是类似于示波器那样的一屏一屏地显示。
6. 时间轴和信号幅度轴的调整：时间轴(X 轴)的单位默认情况下是秒(S)时间轴的调整：可以通过 Chart 视图右下角的几个工具实现：点击一次，时间轴会压缩一定的倍数，最大的压缩比例为20K：1点击一次，时间轴会扩展一定的倍数，最大扩展比例为 1:1或者直选择水接平轴的压缩比例：Y 轴： Y 轴的坐标显示是由量程决定的，并随量程的变化而变化。
PowerLab生物信号采集系统在医学机能学教学中的应用与体会
一直以来，实验教学中心作为一种具有科学管理、优良设施、先进教学内容的大型现代化生物医学实验教学平台，是培养应用型医学人才的重要基地。
我校病理生理学实验教学中心于2007年被批准为河北省高校实验教学示范中心（建设单位），随后省教育厅逐步加大了建设力度。
为了丰富和创新医学机能学实验教学方法，培养符合现代医疗需要的高素质医学人才，教学中心自2015年开始购入PowerLab 生物信号采集系统，并应用于医学机能学教学。
现回顾总结几年来的使用过程与经验体会，以求进一步扩展PowerLab 生物信号采集系统在医学机能学教学的应用范围，全力提高医学人才培养质量。
1PowerLab 生物信号采集系统简介目前，PowerLab 生物信号采集系统广泛应用于药理学、生物化学、心理学、生理学及病理生理学等学科的教学与科研工作，实现了对实验信号的采集与处理[1]。
PowerLab 生物信号采集系统包括两个重要组成部分及其相关的系统软件，分别是多通道生理信号记录仪、二通道记忆示波器，能够实现多通道生物信号数据的实时采集、记录和分析，能完成所有的经典机能学实验，也能完成创新性、探究性实验，实验操作简洁、方便，实验结果准确、可靠[2]。
此外，PowerLab 生物信号采集系统还包含多通道信号接口等系统硬件，其输出接口通过USB 连接线与计算机主机相接，输入接口则与信号换能器相接，由此形成Power-Lab 生物信号采集系统的工作闭环。
PowerLab 生物信号采集系统在实验教学中心培养应用型人才方面发挥了重要作用。
根据《关于加强医学教育工作提高医学教育质量的若干意见》，夯实应用型人才培养基础，建立新型实验教学管理体制，推进实验教学改革，加强实验技术队伍建设，强化实验教学中心平台功能，将实验教学中心建设成为应用型医学人才的培养基地。
由此，揭开了PowerLab 生物信号采集系统在医学机能学教学中广泛应用的帷幕。
运用诸如PowerLab 生物信号采集系统等教学软硬件设备，建立以学生为主体的新型人才培养模式，推进教学方法改革，并促成基础医学与临床医学教学相融合，提高学生终身学习能力、创新能力、批判性思维能力[3]。
PowerLab LabTutor系统与机能学实验交互式教学介绍
验。机能学实验室是高校开展基础 医学教学和科研 的重要基 地， 也是培养医学生实践能力和创新思维 的重要场所【 Ｉ 】 。生物 医 学技术 的飞速发展对 医药人才 的培养提出了更高要求 ， 同时也 将许多现代科技成 果引入 了教学领域 ， 使其走进了课堂 。机能 学实验仪器开始向计算机化 的方 向发展瑚 。传统的生物 机能实
参考文献 ：
生对实验内容没有好好预习， 在做实验时就亦步亦趋 ， 遇到这样 的学生教师—定要严厉批评 ， 明确告知其会被扣分。 并且 期末考 试则分为实验操作和笔试 ２ 个部分。目 ， 前 考虑到实验深澡时有
限， 我们实行的是上半学期期末考试为实验操作 ， 而下半学期期 末考试为笔试。不过 ， 以后会尽量让每个学期 的期末考试都有实 验操作和笔试 ２个部分 。实验操作考试题 目由学生随机从已经
机能学实验是一 门专 门研究生物正常机能 、 疾病 发生机 制
易观察快速变化的生物 电信号 ，对 实验结果不能 自动分析 ， 也 不易对实验结果进行保存与管理。由于涉及 的仪器种类繁多 ， 连接繁琐 ， 学生在实验操作 中短时间 内不易掌握。机 能学 实验 经常需要 采集 、 录和分析多种生理信号 ， 记 因此 实验室 目前都 配置 了现代生物信号采集处理系统 ，进行实时的信号采集 、 数 字， 图形显示 、 精确快速 的数据处理 、 方便灵活的存储 回放 ， 这促 进了机能学实验的学科发展１ ３ １ 。 澳大 利亚 Ａ Ｉｓ ｕ ｅｔ 司和美 国 Ｂｏａ 司是 国外 Ｄｎｔ ｍ ｎ ｒ ｓ公 ｉ ｃ公 ｐ 生产 高端生物 信号采集 处理系统 的主要 厂商。 由于他们 生产 的系统 价格相 当昂贵且 为全英文 的操作界 面 ， 不太适合 在 国
内使 用 ， 此成 都泰盟 、 京美 易 、 因 南 淮北 正 华 、 都邀 生 、 成 成
电生理实验报告
④将.txt文件导入BWDrawer软件，叠加1000次，分别作绘制、FFT、滤波图，分析。
【注意事项】
1.佩戴自制闪光激发装置后，被测试者进行10分钟的暗适应。
2.在测量过程中，要求被测者保持心情放松以及身体放松，特别是头颈部放松，3.不要思考问题，尽量减少身体移动，集中注意力于LED灯闪烁，周围人员尽量保持安静，不要说话或行走。
3.由于刺激频率是20Hz，在稳态闪光诱发电位可以看到一连串较为明显的峰值。
4.分析瞬态闪光诱发电位波形过于尖锐的原因，可能是由于外部环境造成的干扰，如测试者说话声，受试者触摸了电极和视觉敏感等。因此与标准诱发电位形成一定的误差。
5.分析稳态闪光诱发电位波形中间段较为平坦的原因，可能是由于受试者在测量过程中闭眼，造成闪光对视网膜的刺激变小，因此波形也变小。
3.点击“设置”→“Display Channels”，设置channel数量为1。
Powerlab参数设置
4.点击“设置”→“Stimulator”，弹出如下窗口：Mode设为“Pulse”，刺激状态设为“Continuous”。
5.在Chart应用窗口中设置采样率为2K，在通道功能下拉菜单中选择“Bio Amplifier”，在弹出窗口：在“EEG Mode”和“50Hz Notch”前打上√，如果有“AC Couple”和“Mains Filter”，也需打上√。High Pass设为1Hz，Low Pass设为30Hz，观察High Pass和Low Pass设置之前和之后的信号有什么区别。
【实验原理】
1.Powerlab生物信号采集处理系统，是由澳大利亚ADInstruments公司研制开发的计算机数据采集分析系统。搞系统可实现多通道生物信号数据的实时采集、记录和分析功能。
浅谈PowerLab生物信号采集处理系统在科学研究中的应用
学的研究提供 了强大的功能 ，己经成为全球使用最
为广泛 的生物信号采集分析系统之一 ，在世界各个 国家 已广泛用于生命科学的研究。九十年代 中期进 入中国， 中国许多大学及科研单位选用 ， 被 已取得较 为丰硕 的成果 。在此笔者就该系统 的特点及使用方
法 进行 阐述 。
制开发的计算机数据采集分析系统。该 系统可实现 多通道生物信号数据的实时采集 、 记录和分析功能 ，
【 参考文献】
［】 程静华． １ 新世纪护理教育培养 目标 的研究进展 叨． 中华护
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［ 邓仁丽 ， 同霞 ， 刚， 社 区护理教 育现状与发展 的 ８ 】 夏 付其 等． 探讨［． Ｊ护士进修杂志，０６ ２ （０ ： ２９３ 】 ． ０ ， １１）９ —４ ． ２ ４ ［ 沈慧霞 ， 仪． 区护理 专业课程设置 中教育 目 的研 ９ ］ 冯正 社 标
究 ． 上海护理 ，０ ２ ２ ２ ：－ ． ２ ０ ， （ ）５ ６
【 任 编 辑 ： 福 军 收 稿 日期 ：Ｏ ８ Ｏ — Ｏ 责 王 ２Ｏ 一 １１１
浅 谈 Ｐ ｗｅＬ ｂ生物 信 号 采集 处 理 系统 在 科 学研 究 中的 ｏ ｒａ
应 用
秦 伟， 潘贵 书 ， 陈远 寿 ， 寰， 金 罗孝 美
PowerLab系统基本操作指南
PowerLab系统基本操作指南PowerLab系统是国际流行的应用于生命科学研究的数据采集和分析系统。
在扩展性和升级性甚佳的软件如Chart, Scope支持下，若选用合适的传感器和前置放大器，即可采集、记录和分析所需要的生物信号；若与一台电脑相连，则几乎可完全替代多通道实时生物信号记录仪、多导生理记录仪、X-Y绘图仪、数字电压计、记忆示波器以及色谱工作站的全部功能。
全套系统提供了强大的显示、记录和分析数据的功能，可进行机体血液动力学、心电、脑电、药物量效关系、细胞内外电生理记录和色谱分析等方面的研究，是强大的药理学研究工具。
该系统有如下特点：1、记录功能强大：高速、高精度采样，长时程记录，多通道显示。
2、分析和处理功能强大：兼有实时分析和记录后分析。
3、后处理方便：与通用办公软件融洽连接，方便提供数据、图表报告。
PowerLab是一个程控仪器，需要在软件的支持下发挥强大作用。
我们药理学实验中主要运用的软件是Chart和Scope，下面我们主要讲述Chart的用法。
一般步骤1、首先，确定PowerLab是否与计算机正确连接，是否打开电源。
2、双击桌面上的“Chart 4.0”图标，启动PowerLab，出现Chart应用窗口和文件窗口（figure 1、2）3、点击Chart文件窗口右下角的“Start”按钮，就可以开始采样了（此时右下方按钮变为“Stop”）。
4、改变采样速率，可以使用速率改变下拉菜单：（如fig 2所示）按下Chart文件窗口右上方带向下箭头的按钮。
采样速率显示在这个按钮的下方，点击鼠标右键关闭通道控制区域，否则指针所在位置显示时间。
5、如果信号范围太大或太小，可以使用增幅范围下拉菜单改变通道的灵敏度（如fig 2所示）。
按下通道名称左边的有向下箭头的按钮。
6、点击Chart窗口右下方的“Stop”按钮停止采样，从文件菜单选择“save”文件，从文件菜单选择退出，退出Chart。
PowerLab介绍
运动前后心率及ECG改变统计表
编号
运动前 心率
运动后 心率
1 57.4 139. 5
2
3
4
5
6
7
8
绿
红
（二）运动后的ECG和 pulse
1. 将电极夹和手指脉搏换能器的导线从PowerLab上取下，注意不 要使线纠缠在一起，受试者愿将线收拾好，握在手上。
2. 受试者维持两分钟的踏步或爬楼梯的运动。ECG的电极仍连在 导线上，运动时要小心，运动量以能足够提高心率为原则。
3. 运动后立刻接回导线，尽量维持放松及不动的姿势。 4. 按[Start]钮开始记录，直到心跳及呼吸速率回复正常状态为止，
2、将patient cable连接于Bio Amp插座，三条导线分别通过红、 绿、黑三个导联电极(夹)连于受检者肢体上。
肢体内侧用生理盐水酒精处理后接上电极。
受试者必须全身放松并尽量保持不动，以免引发噪音。
3、开始记录大约10秒，按[Stop]钮停止记录，存档。
• Attaching the electrodes
系 统 面 板 介 绍
操作界面介绍
波形测量
二、运动对心血管系统的影响
心血管活动的调节
神经调节 体液调节 自身调节
肌肉运动时心血管活动的调节
交感神经系统紧张性增强 血压升高 心输出量增加 血流量重新分配
心电图(electrocardiogram,ECG)
心脏的生物电活动可通 过其周围的组织和体液 传布到机体的其它部位。
MATLAB在生物医学信号处理与大数据分析中的应用实践与算法解析
MATLAB在生物医学信号处理与大数据分析中的应用实践与算法解析概述生物医学领域是一个动态而复杂的领域，涉及到大量的信号处理和数据分析。
为了帮助研究人员有效地处理和分析生物医学数据，MATLAB成为了一个被广泛应用的工具。
本文将探讨MATLAB在生物医学信号处理和大数据分析中的应用实践，并对相关算法进行解析。
第一部分：生物医学信号处理生物医学信号处理是生物医学领域中一项重要的任务，它涵盖了多个信号处理技术，如滤波、频谱分析、脑电图（EEG）处理等。
其中，滤波是一个常用的处理技术，用于去除噪声和提取感兴趣的信号。
MATLAB中提供了多种滤波算法和函数，如低通滤波、高通滤波和带通滤波等。
通过调用这些函数，研究人员可以方便地进行滤波处理，并得到滤波后的信号。
频谱分析在生物医学信号处理中也起着重要的作用。
通过分析信号的频谱信息，可以获取信号的频率特征和频谱密度。
MATLAB中提供了多种频谱分析方法，如快速傅里叶变换（FFT）和小波变换等。
这些方法可以帮助研究人员对生物医学信号进行频谱分析，并得到相应的频谱图。
脑电图（EEG）处理是神经科学领域中的一个重要研究方向。
通过对脑电图信号的处理和分析，可以揭示大脑活动的规律性和异常情况。
MATLAB提供了丰富的工具箱和函数，用于处理和分析脑电图信号。
例如，可以使用EEGLAB工具箱对脑电图数据进行预处理、滤波和时频分析等操作。
通过这些功能，研究人员可以更好地理解脑电图信号中隐含的信息。
第二部分：生物医学大数据分析随着科技的发展和数据采集技术的进步，生物医学领域积累了大量的数据。
为了从这些数据中获取有价值的信息，研究人员需要进行大数据分析。
MATLAB以其丰富的数据分析功能成为了生物医学大数据分析的一大利器。
首先，MATLAB提供了各种数据处理和分析函数，如数据清洗、特征提取和模式识别等。
这些函数可以帮助研究人员从原始数据中提取有意义的特征，并用于进一步的分析和研究。
实验1计算机生物信号采集处理系统认识及使用
• 第二步：选择适当的刺激模式，调整相应的波宽、 幅度、周期、延时、间隔等参数，然后单击工具 栏上的“刺激”按钮即可发出所要刺激。
• 第三步：刺激标记想要显示在哪个通道上，就在 相对应的通道上打钩，这样在当前通道上就可以 显示相应的刺激幅度、波宽与标记。
5.实验结果的存盘及打印输出
• 存盘：
• 全部数据的保存。 • 记录保存。 • 选择保存。
• （二）试述计算机生物信号采集处理系统 的基本操作流程。
一、实验目的
1、熟悉计算机生物信号采集处理系统的 基本原理及组成。 2、熟悉并掌握计算机生物信号采集处理 系统的基本操作与使用方法 。
二、实验原理
计算机生物信号采集处理系 统是以计算机为核心，结合可扩 展的软件技术，集成生物放大器 与电刺激器，并且具备图形显示、 数据存储、数据处理与分析等功 能的电生理学实验设备。
四、实验方法与步骤
• 1.生物医学信号放大器使用介绍
PCLAB-UE生物医学信号采集处理系统
开 电 源
关
通道1
通道2
100V
监听输出
地线接口
USB接口 北京微信斯达科技发展有限责任公司
电源接口
2. Pclab-UE应用软件窗口界面功能介绍
3.一般生物医学信号采集的软件设置操作
• 第五步，对非电信号如血压、张力等可以进行定 标，执行“设置”菜单中的“当前通道定标”菜 单项进行定标。
• 第六步，单击工具栏上的按钮开始采样，在采样 的过程中可以实时调整输入范围、低通滤波、纵 向放缩等各项指标以使波形达到最好的效果，再 次单击此按钮则可停止采样。
4. 刺激器的设置与调整
• 第一步：打开刺激器设置面板，可以通过“设置”菜单下的“刺激器 设置”菜单项来实现，也可以通过工具栏上的按钮在控制面板和刺激 面板间进行切换，此时刺激面板就会代替放大器控制面板以方便您进 行刺激器的参数设置。
失血性休克实验【目的要求】
0.7%肝素。
■兔手术台，电子称，
i-STAT血气分析仪，微循环生物
信号处理系统，手术器械一套，动脉插管、气管插管、 静脉插管，注射器。
【手术步骤】
1．全身麻醉：静脉内注射25％乌拉坦溶液(3ml/kg)。 2．动物固定：颈前部和腹部的手术部位剪毛备皮。 3．气管插管：手术分离出气管，并插入气管插管， 其一端连接PowerLab生物信号处理系统。 4．动脉插管：钝性分离出双侧颈总动脉，分别插入动
回输血
放 血 前
第 3 次 放 血 维 持 回输血
放 血 前
第 4 次 放 血 维 持
回输血
失血性休克实验血气指标的测定记录表 检测项目 pH PaO2 放血前 第三次放血后
PaCO2
SB BE K+ Na+
Cl-
【思考题】
1．失血是否引起了休克的发生？ 2．实验观察的各项指标与休克时主要功能代谢变化的 关系？
■第4次严重大量失血
再次由颈动脉快速放血，使收缩压降至2.6～0kPa时， 记录失血量和失血时间，以及各项指标变化。
【数据分析】 《略》
【注意事项】
1．生物信号处理仪上的各种旋钮、开关，切忌随意 扳动；电脑显示屏上显示的各种参数，亦忌随意 切换更改。 2．实验过程中的记录应保持连续性，若遇到图象异
失血性休克实验
【目的要求】
1．观察实验动物血压、呼吸等生理指标的变化。 2．观察和了解休克发生、发展过程中，实验动物 肠系膜微循环血液灌流的变化特点。 3．分析实验指标变化的原因及其病理生理学意义。
【实验动物】
家兔，体重 1.5～2.0 kg。
【药品与器材】
■25％乌拉坦溶液，25％葡萄糖溶液，0.9％生理盐水，
MATLAB在生物信号处理中的应用探索
MATLAB在生物信号处理中的应用探索一、引言生物信号处理是生物医学工程中的重要研究领域，其应用涵盖了生理学、医学、生物医学工程等多个学科。
MATLAB作为一款功能强大的数据分析和算法开发工具，已经成为生物信号处理研究的重要工具之一。
本文将探索MATLAB在生物信号处理中的应用，并介绍其在生物医学领域中的一些典型应用案例。
二、MATLAB在生物信号预处理中的应用生物信号处理首要任务是对原始信号进行预处理，以消除噪音、提取有效信息等。
MATLAB提供了丰富的信号处理工具箱，可以有效地进行生物信号预处理。
其中，滤波是常用的预处理技术之一。
通过MATLAB的滤波函数，可以对生物信号进行低通滤波、高通滤波、带通滤波等操作，以滤除不需要的频率成分，保留感兴趣的信号特征。
此外，MATLAB还提供了强大的波形显示和可视化功能，可以将预处理后的信号进行可视化展示。
利用MATLAB的绘图函数，可以绘制出生物信号的时域波形、频谱图、功率谱等，实现对信号特征的直观观察和分析。
同时，MATLAB还支持多通道信号的处理和显示，方便研究人员对多源信号进行同步处理和比较分析。
三、MATLAB在心电图分析中的应用心电图是临床上常用的心脏检测工具，对心脏的电活动进行记录和分析。
MATLAB在心电图分析中发挥了巨大的作用。
通过MATLAB可以对心电图信号进行R波检测、心率分析、心律失常检测等操作。
利用MATLAB的算法开发能力，可以设计出各种心电图分析算法，并通过编写MATLAB函数实现自动化分析。
此外，MATLAB还可以通过自定义界面和人机交互，实现交互式的心电图分析系统。
四、MATLAB在脑电图分析中的应用脑电图是记录脑部电活动的信号，对研究脑功能和脑疾病具有重要意义。
MATLAB在脑电图分析中的应用同样十分广泛。
通过MATLAB的信号处理工具箱和机器学习工具箱，可以对脑电图信号进行频谱分析、特征提取和分类识别等操作。
MATLAB提供了多种经典的脑电图分析算法，例如小波变换、自适应滤波、时频分析等。
PowerLab生物信号处理系统在音语生理研究中的应用
PowerLab生物信号处理系统在音语生理研究中的应用孙婷(西北民族大学中国民族语言文字信息技术重点实验室甘肃兰州730030)摘要：随着科学技术的进步和先进仪器的出现，生理语音学研究正在向采用高精端设备进行多模态研究的方向发展。
本文通过PowerLab硬软件的介绍，主要从肌电采集器、呼吸带和脑电帽三个方面，重点阐述了每项设备的工作原理、提取的参数和在言语生理研究中的应用。
PowerLab生物信号处理系统在语音生理研究中有着广阔的应用前景。
关键词:肌电，脑电，呼吸带；生理语音学中图法分类号：TP391;H214文献标志码：A1引言著名的PowerLab生物信号采集处理系统是澳大利亚ADInstruments的核心产品，ADlnstruments公司是生命科学领域全球领先的计算机数据采集分析系统制造商，从创始至今20余年来。
PowerLab系统包括软件和硬件两个部分，软件主要有Chart和Scope,提供了实时的多通道记录仪，硬件包括各种类型的信号调节器。
PowerLab系统具有多种可选的采样速率和分辨率,为生命科学的研究提供了功能强大的工具,己经成为全球使用最为广泛的生物信号采集分析系统之一,目前PowerLab不仅广泛用于生命科学的各个研究领域，而且在心血管、神经科学、药理学、生物学、生物化学、心理学、言语生理等方面的也有广阔的应用前景。
跟言语生理有关的研究包括心电，脑电、肌电、眼电、交感神经活动（SNA）、呼吸等方面。
2 仪器简介PowerLab系统通过对生物电信号(心电、肌电、脑电等)与非生物电信号(血压、呼吸等)进行采集,然后对采集到的信号进行加工处理,再由USB线将信号传输到计算机系统上的Chart软件,软件最后对采集到的生物电信号进显示、保存、处理、将处理结果导入Excel表格、定制实验、数据回放、在线分析、采样过程控制及打印输出结果等多种操作。
(1) 硬件部分硬件部分包括平板电极、呼吸带传感器、生物电信号放大器、数据采集系统。
PowerLab介绍
如：体表心电图、心腔
内导管心电图、希氏束 电图、窦房结电图等。
正常心电图
ECG波形的意义
P波：心房去极化 QRS波：心室去极化 T波：心室复极化 U波
P-R间期(房室传导时间)：兴奋由心房
传到心室所需时间。0.12～0.20 s。 房室传导阻滞时，P-R间期延长。
S-T段：与基线平齐，心室各部均已进入去极化状态，彼此之间无电位
人体机能实验
目的
1、熟悉用于人体实验的PowerLab系统
2、观察健康受试者心电图和手指脉搏在静止和运动后的差异
内容
1、PowerLab／410硬件介绍，Chart软件的基本操作。
2、测量静止状态下的ECG和volume pulse，分析信号并观察其 相关性
3、测量运动后ECG和volume pulse，分析信号并观察其相关性， 并比较静止状态和运动后的差异。
4、将每组数据输入Excel行统计分析（t 检验）
一、PowerLab系统介绍
PowerLab 是一个四通道的信号记录设备。 通道 1及通道 2可接受BNC或POD两种接头的 信号输入，其中BNC可测量单极性信号，POD可测 量差分信号。另外，POD也给连接在上面的换能器 提供电源。 通道 3和通道 4可接受来自Bio Amplifiers的信号， 心电图、肌电图等信号可经由这两个通道来测量。 PowerLab也提供了一个隔离刺激器，可用于刺激神 经和肌肉。
红－右手；绿－左脚；黑－右脚。
肢体内侧用生理盐水酒精处理后接上电极。
受试者必须全身放松并尽量保持不动，以免引发噪音。 3、开始记录大约10秒，按[Stop]钮停止记录，存档。
• Attaching the electrodes
实验一生物信号处理系统的使用方法
平衡调节 7. 输入插口 8. 输出插口 9. 辨差调节 10. 换向 11. 电表指示开关 (一般不用管它) 12. 校正电压 13. 后面板 (1) 记摘： (2) 触发：
6.
（三） 信号采集系统的使用
采样 测量 移动波形 保存 打印
标记
校正
四、思考题 1、扫描基线位于最上端或最下端，能否 进行实验？如何把基线调到当中。 2、当用刺激电极刺激机体，没有反应时， 有哪些原因？如何检查？ 3、当采样记录时，没有生物信号，有哪 些原因？如何判断？ 4、如何在采样记录时，在刺激或注射药 物时作标记？ 5、如何改变采样波形的宽窄以适应观察 和打印？ 6、如何限定我们所需的波形进行打印？
（一）刺激器的使用方法
电源开头 启动/停止 隔离-停-方波 刺激参数调节。 1.频率 2.幅度电源开关 2. 输入选择 (1).0.001s~1s： (2).直流： (3).平衡： (4).校正： (5).辨校： 3. 增益 4. 后级放大 5. 高频滤波
?采样?测量?移动波形?保存?打印?标记?校正?1扫描基线位于最上端或最下端能否进行实验
动物生理实验模块
实验一 生物信号处理系统的使用方法
一、实验目的 1.学习和掌握生物信号处理系 统的使用方法。 二、实验器材 电脑、生物信号处理系统
三、实验内容
（一）刺激器的使用方法 （二）双通道直流放大器的使用 （三）生物机能实验系统 的使用
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用PowerLab生物信号处理系统测定呼吸的方法
一、实验目的
掌握PowerLab生物信号处理系统的使用方法：硬件的链接；系统参数的设置；获得数据图形（放入word文档中）；获得具体数值等。
二、材料
PowerLab生物信号处理系统（埃德仪器国际贸易上海有限公司），包括PowerLab10T、电脑、Chart5软件；呼吸流量计；打印机；A4纸张。
三、方法和步骤
1、软件的安装（software installation）
将Chart 软件安装在电脑上。
Dhart软件是随PowerLab主机附带的基本软件，在windows系统中可记录、显示、储存和分析数据。
2、硬件的安装（hardware installation）
（1）用一个三项电源线将PowerLab与电源相连接，并保证接地确实
（2）打开PowerLab后面板的电源开关，然后仪器进行自检（无论仪器是否同电脑相连接）。
当PowerLab 前面板的状态灯为绿色表示电源已打开，橙色表示正在工作。
如果状态灯为红色，请立即关闭PowerLab，并及时与老师联系。
（3）通过USB接口将PowerLab与电脑相连。
（4）将呼吸流量计与PowerLab前面板的“输入4”接口相连。
3、系统的设置
（1）新建Chart文件：在电脑桌面打开Chart软件，并且单击快捷键中的“新建”图标。
（2）设定注释：打开“设置”→“预先设定注释”→“添加”（注意选择注释的通道）→输入本人姓名为注释内容。
（3）通道设置：打开“设置”→“通道设置”→只用通道4，关闭其他通道。
4、实验记录开始/停止
（1）实验时单击Chart窗口（界面）右下方的“开始”按钮，开始记录；当完成实验时，点击“停止”按钮即可。
（2）将呼吸流量计对准一个鼻孔，另一鼻孔可用手指适当堵塞。
（3）调整采样速率和灵敏度：在Chart窗口右上角调整采样速率和灵敏度，使记录的图像幅度间距适中。
（4）在数据图上添加注释标记（即本人姓名）。
5、数据分析与输出
数据全部记录完成后，首先选择“文件”菜单中的“保存”命令保存数据文件，防止操作中发生意外丢失数据。
（1）如果需要数据图形粘贴到Ward等文档中，首先选择需要的数据图形，然后点击“工具栏”中的按钮（），将数据显示在放大窗口中。
选择“编辑”菜单中的“复制Zoom窗口”命令，这样放大窗口的数据图形就可以以图像形式粘贴到Ward等文档中。
（2）获得实验数值：
①分析数据时，首先关闭放大窗口，然后选择需要分析的数据段，之后单击“命令”→“加到数据板”。
②选择“工具栏中”的按钮（）可以打开数据板，这样就可以看到具体的数值。
③本实验要获得本人呼吸的频率（方法：单击“工具栏”中的数据板按钮→单击A→“周期测量”→“平均周期速率”）和呼吸的深度（方法：单击单击“工具栏”中的数据板按钮→单击B→“周期测量”→“平均周期幅值”）
④如果希望将数据板中的数值粘贴到Ward等文档中，可在数据板中选定需要粘贴的数据，直接选择“编辑”菜单中的“复制”命令，然后粘贴到Ward等文档中。
四、结果
1、呼吸图（含本人姓名注释）；
2、本人呼吸频率及深度值。