德国细胞鱼初创公司“Bluu生物科学”获700万欧元种子轮融资
06-17
1 虚拟仪器简介 所有测量仪器的主要功能都由三大部分组成：数据采集、数据分析和结果显示。
数据分析和结果显示完全可以利用PC软件系统完成。
因此，只要提供一定的附加数据采集硬件，就可以用PC机组成测量仪器。
基于PC的测量仪器称为虚拟仪器。
在虚拟仪器中，使用相同的硬件系统，通过不同的软件编程，可以实现功能完全不同的测量仪器。
软件系统是虚拟仪器的核心，软件定义了仪器，所以说“软件就是仪器”。
由于虚拟仪器的具体功能是通过软件编程来控制或定义的，一方面，用户可以根据自己的需要完全定制仪器功能；另一方面，使用相同的硬件可以获得多种测量仪器；虚拟仪器均采用可视化图形化编程语言和平台，提供了非常丰富和强大的数据处理软件包。
因此，虚拟仪器具有经济、编程简单快速、使用方便等突出特点。
2 利用虚拟仪器进行生物医学信号采集与分析的技术方法 2.1 可行性分析 医学测量系统也由数据采集、数据分析和结果显示三部分组成，但由于其测量对象是人体（人体是一个非常复杂的生物体），测量系统与被测人体之间存在着明显且复杂的相互作用。
因此，与一般电子测量仪器系统不同，医疗测量系统不仅要求更严格的技术性能，如噪声性能、抗干扰能力、测量精度和可靠性等，而且还有一些特殊要求，如安全性等。
从功能模块分析，其实只是前端的数据采集部分（称为信号调理器），即信号拾取、放大部分及其电源|稳压器则不同，尤其是前置放大器的设计很独特，比如要求高输入阻抗、浮动隔离、低噪声等，但其他部分没有什么不同。
使用虚拟仪器形成某些参数或信号的测量仪器需要用户提供专用的信号调理器。
因此，只要提供医疗测量放大器，就可以利用虚拟仪器来采集和分析生物医学信号。
2.2 具体技术方案 前面提到，使用虚拟仪器采集和分析生物医学信号时，需要自己设计专用的生物信号放大器。
事实上，你也可以利用现有的医疗设备仪器充当放大器，只要仪器能够提供所需的模拟信号接口即可。
通过放大器或医疗仪器采集生物信号并进行预处理（如放大、工频滤波等），然后使用虚拟仪器厂商提供的信号采集板（DAQ）和LabVIEW进行采集、显示并分析信号。
放大器或医疗仪器通过NI的BNC适配器与DAQ板连接。
BNC 适配器能够同时连接多个信号。
上述虚拟仪器系统（以下简称虚拟医疗仪器）可用于监测任何类型的生物医学参数或信号，如心电图（ECG）、脑电图（EEG）、肌电图（EMG）、眼电图（EOG）、ERG、生理压力（血压、等）、流量、温度和生物动力等。
2.3 虚拟医疗仪器的特点 虚拟医疗仪器充分利用了PC机的资源（特别是其软件资源）和灵活性，使得医疗仪器的设计更加简单、灵活、模块化它具有化学性、易于维护、可重复使用、省时经济等特点，还增强了医疗仪器的功能，如分析处理、存储管理等能力。
同时，仪器的用户界面更加美观友好，操作使用起来非常方便。
虚拟医疗仪器不仅可以用于临床监测，也更适合医学研究。
使用虚拟医疗仪器进行医学研究，首先可以大大缩短学科所需专用仪器的研制时间，并且可以重复使用，节省时间和经济。
时间、人力、物力可以集中在研究课题上。
用于研究的传统医学测量仪器通常是专门的。
它们的寿命随着研究项目的完成而结束，并且不能用于新的研究课题。
因此，它们既耗时又不经济。
其次，由于采用易学易用的图形语言，LabWindows提供了非常丰富和强大的信号或数据处理软件库。
仪器编程和信号（或数据）分析处理非常简单。
即使没有计算机软件设计知识和经验的医务人员也可以编程。
，直接参与仪器的设计，比如定制数据分析功能等，甚至可以独立设计一些仪器，这样设计出来的医疗仪器才会更有意义；此外，其易修改、易扩展、易维护，特别适合科学研究或新型医疗设备的开发阶段。
3 虚拟仪器在麻醉深度自动检测研究中的应用 麻醉事故时有发生。
这主要是由于目前缺乏定量检测麻醉深度的有效方法。
临床中麻醉药物的剂量控制主要取决于麻醉医生。
经验。
因此，研究和解决手术过程中麻醉深度的定量自动检测问题非常有必要。
拟采用通过测量听觉诱发电位来间接检测麻醉深度的技术路线和方法。
主要包括听觉诱发电位的快速提取和听觉诱发电位与麻醉深度关系模型的建立两个问题。
它要求所使用的医疗测量系统必须具备以下功能，即：能够输出刺激脉冲信号，且波形、幅度、脉冲数量和时间可以控制（即修改）；实时同步数据采集和数据存储功能；数据采集??时间可编程；有利于数据分析和处理；系统功能可扩展；由于现有的医疗仪器无法兼顾上述要求，因此开展研究工作非常不便，且自行开发费时费力，投资巨大。
也很大。
因此，采用虚拟仪器+LabVIEW开发语言的解决方案，得到了解决问题的理想方案。
系统具体设计如下： ①硬件系统：前置放大器采用自主研发的放大器（在自主研发生产的数字脑电图机前置放大器的基础上开发的），数据采集卡采用NI PCI-MIO-16XE-50型号16位DAQ卡和带屏蔽连接电缆的BNC型号信号适配器；同时，DAQ卡用于产生刺激信号（DAQ卡提供产生信号所需的基本信息组件），提供自行设计的刺激电极驱动器。
②软件系统：软件开发采用图形化编程语言LabVIEW。
但由于LabVIEW提供的信号或数据处理软件库不能完全满足研究的需要，因此还采用C++语言来研发麻醉深度检测的专用处理软件。
打包，将软件包打包成DLL，提供给LabVIEW（因为LabVIEW支持DLL）。
该设计方案简化了软件系统的设计，使其更加模块化、可维护和可修改。
因为虚拟仪器系统具有非常好的可修改性和开放性，即可以方便地修改其功能或向系统添加新的功能模块。
因此，利用虚拟仪器技术也可以很好地解决随机问题。
随着研究的不断深入，我们需要对系统进行升级。
由于研究的最终目标是实现手术麻醉的自动化，即自动注射麻醉剂并自动控制注射剂量，因此这就需要在系统中增加新的自动控制功能模块。
现在由于采用了虚拟仪器技术，今后只要再增加一块控制卡并进行适当的编程，就可以完成所需的控制功能。
4 结论 虽然医疗仪器有其特殊性，但它仍然是一个测量仪器系统。
只要提供合适的前端组件，就可以利用虚拟仪器组成标准的虚拟医疗仪器。
这种虚拟医疗仪器系统特别适合医学或生物医学工程研究，节省时间、精力和研究经费。
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