第4章生理参数测量及仪器
现代医学电子仪器原理与设计复习指导
现代医学电子仪器原理与设计复习指导第一章医学仪器概述1.依据检测和处理信号的方法不同，医学仪器的工作方式分为：（直接）和间接、（实时）和延时、间断和连续、模拟和（数字）。
2.依据医学仪器的用途不同，医学仪器通常分为：（诊断）用仪器，如生物电诊断与监护、生理功能诊断与监护、人体组织成分的电子分析、人体组织结构形态影像诊断；（理疗）用仪器，如电疗、光疗、磁疗与超声波治疗.3.（生理系统的建模与仿真）方法，即是为了研究、分析生理系统而建立的一个与真实系统具有某种相似性的模型，然后利用这一模型对生理系统进行一系列实验，这种在模型上进行实验的过程就称为系统仿真。
4.（建模）是医学仪器设计的第一步和关键，是对生命对象进行科学定量描述的产物。
5.建模关系即模型的（有效性）度量主要包括：复制有效，在系统输入与输出上认识系统；预测有效，对系统内部状态及总体结构认识清楚；结构有效，内部状态、总体结构及分解结构均有了解等三个层次。
6.广义而言，生理系统的模型不仅包括人造的物理或（数学）的模型，也应包括动物模型。
7.（建模）即建立一个在某一特定方面与真实系统具有相似性的系统，真实系统称为原型，而这种相似性的系统就称为该原型系统的模型。
8.模型的建立蕴含的三层意思即（理想化）、（抽象化）和（简单化）9.模型可分为（数学模型）（物理模型）和（描述模型）三种.10.按照真实系统的性质而构造的实体模型即（物理模型）。
对生理系统而言，其物理模型通常是由非生物物质构成的，根据其与原型相似的形式可分为如下四种类型：（几何相似模型）、（力学相似模型）（生理特性相似模型）（等效电路模型）。
11.所谓（数学）模型，就是用数学表达式来描述事物的数学特性，它不像物理模型那样追求与客观事物的几何结构或物理结构的相似性，但可较好地刻划系统内在的数量联系，从而可定量地探求系统的运转规律。
12.构造一个数学模型主要包括（系统中各个作用环节的描述）即寻求一个适当的数学运算关系来描述系统的结构、功能和内在联系和（表征系统的固有特征量的提取）即主要来源于实验数据的参量提取两个方面的内容。
第四章 监护仪器
（五）模拟和数字工作方式
六、医学仪器的测量方法分类
各种检测人体 参数的方法
（一）按测量对象分：
1．离体测量 离体测量指对离体的血、尿、活体组织或病理标本 之类生物样品所进行的测量。其特点是在测量过程中要保持生物标 本的活性，即保持生物标本具有在体内时的活性特征。离体测量主 要用于病理检查和生化分析中，其测量条件比较稳定和易于控制， 准确性高，但一般不适于生物体各种活动功能的测量和连续动态观 察。 2．在体测量 在体测量指在生物体活体上对组织结构和功能状态 所进行的测量。在体测量的特点是在测量过程中保持被测生物体的 自然生理状态，能实时反映生物体各种被测参数，特别是能反应生 物信息随时间和空间的动态变化，因而广泛用于生理检查、病人监 护以及在治疗和康复医学中用于实时控制。
（二）生物医学测量的特点
1．生物医学测量基本属于弱信号测量 一方面，反映生物体生理和生化变化的信号或参量 大多是微弱的。 另一方面，为了减少对生物体正常活动的干扰或防 止对生物体的伤害，测量中总是尽可能地减少对被 测量的取样数量，因而造成被测信号比较微弱。 所以，生物医学测量属于弱信号测量范畴，具有弱 信号测量的共同特点，即要求测量系统的灵敏度高、 分辨力强、抑制噪声和抗干扰能力好。这一特点在 生物电、生物磁信号的测量中尤为突出。
(三)生物信息的记录与显示系统
记录与显示部分是将各种测量结果最终以一定形式显示给需 要者，并按其需要记录下来，供存储、分析。记录与显示方 式有多种多样，记录与显示设备按其工作原理不同，可以分 为： 它主要用来记录各种生理参数随时间变化的模拟量，可分为 描笔偏转式和自动平衡式两种类型。 ①描笔偏转式记录器结构简单、成本低，在心电图机、脑电 图机及心音图机中得到广泛使用。 ②自动平衡式记录器结构复杂，频响范围窄。其优点是记录 幅度大、精度高，可与计算机连接。一般用于记录体温、血 压、脉搏等监护仪器上。
现代医疗电子仪器02-05期末试题库
填空：第一章：概述1.医学仪器主要用于对人的疾病进行和。
2.共模抑制比定义为与之比。
3.信噪比定义为与之比。
4.频率响应是指仪器保持时，允许的范围，它是衡量系统增益随频率变化的一个尺度。
5.仪器的灵敏度是指与之比。
6.从人体拾取的生物信号不仅、而且。
常见的交流感应噪声和电磁感应噪声危害较大。
一般来说，更有意义。
7.精密度是指指仪器对测量结果区分程度的一种度量。
用它可以表示在条件下所得数值的接近程度。
8.医用仪器的检测对象是人体。
应确保、、和，有时因产生的危害也是不允许的。
9.医学仪器按用途可分为两大类：和。
10.生物信号一般为、信号，常见的和危害较大。
一般来说，更有意义。
11.生物信号一般为、信号，必须尽量采取各种措施,使噪声影响减至最小。
一般来说，更有意义。
12.输入量时，输出量而上、下漂动、缓慢变化的现象称为零点漂移。
13.在医学仪器的临床应用中，操作者为医生或医辅人员，因此要求医学仪器必须、、。
14.由一个实际系统构造一个模型的任务一般包括两方面的内容：第一是第二是。
15.模型的有效性用符合程度来度量，它可分以下三个不同级别的模型有效：；；。
16.物理模型，根据其与原型相似的形式可分为如下四种类型：；；；。
17.建立生理系统数学模型的方法主要有和两种。
18.医学仪器设计步骤：；；；；；。
第二章：噪声和干扰19.干扰形成的三个条件：、与。
20.生物信息测量中干扰耦合途径有：；；；；；。
21.生物医学测量系统中的主要噪声类型是：、、。
22.信号隔离是依靠或来传送信号的。
23.通常为了统一，用放大器的固有噪声作为放大器的噪声性能指标。
24.低噪声设计的目的是减小到最低程度。
通常为了统一，用时放大器的固有噪声作为放大器的噪声性能指标。
25.所谓屏蔽泛指在两个空间区域加以，用以控制从一个区域到另一个区域的传播。
26.隔离的方法是使两部分电路，，从而切断从一个电路进入另一个电路的。
第三章：信号处理27.根据生物电信号的特点以及通过电极的提取方式，对生物电放大器前置级提出下述要求：；；、；并设置保护电路。
04第四章第1节 人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础
Icl与人的状态的关系
人体与空气之间若存在相对流速，会降低服装 的热阻。其降低值：
Δ Icl=0.504 Icl+0.0028 vwalk-0.24
（4-13）
其中人的行走步速vwalk的单位是步／min。
静立时 步速 3.7km/h 1clo 0.48 clo
服装热阻和温度、活动强度与风速的关系
如果同时测出了空气的温度Ta，则当平均辐射温度 与室温差别不是很大时，可求出平均辐射温度为：
T r Tg 2.44 (Tg Ta )
操作温度 t0
操作温度to 反映了环境空气温度ta 和平均辐射温度t r 的综合作用，其表达式为：
hr t r hc t a to hr hc
2、服装吸收了汗液后也会使人感到凉。
显热换热增大：导热系数增加 多了潜热换热：也可看作服装原有的热阻下降
下表给出了1clo干燥服装在被汗润湿后的热阻值与 一些活动状态之间的关系。
静坐 0.6 坐姿售货 站立售货 0.4 0.5 站立但 偶尔走动 0.4 行走 3.2 km/h 0.4 行走 4.8 km/h 0.35 行走 6.4 km/h 0.3
周围物体的表面温度：决定了人体辐射散热的强度。 空气流速：影响对流热交换系数（显热交换）、对流质 交换系数（潜热交换），还影响人体皮肤的触觉感受— —―吹风感”。
影响人体与外界显热交换的因素
平均辐射温度 t
r
操作温度 t0（Operation Temperature）
对流换热系数 hc
活动强度 服装热阻 （clo）
服装的表面积
用服装的面积系数fcl来表示人 体着装后的实际表面积Acl和人 体裸身表面积AD之比： fcl＝Acl／AD （4-16） 面积系数fcl可通过文献获得； 最可靠的获取方法fcl是照相法； 若没有合适的参考数据，就只能采用粗估算公式： fcl＝1.0＋0.3Icl （4-17） ——反映了服装的面积系数与服装的热阻间的关系
基本生理指标测量
基本生理指标测量1.体温测量：体温是人体内环境稳定性的重要指示器。
测量体温的方法主要有三种：口腔测温、腋窝测温和直肠测温。
其中口腔测温是最常用的方法。
使用电子体温计或者红外线体温计，将测温器放置在舌下，等待一段时间后，读取温度显示器上的数值，即可得到体温。
2.血压测量：血压是衡量心血管功能和全身循环状态的重要指标。
测量血压时，常用的方法是用血压计和听诊器。
测量时，将血压计的袖带绕在被测者的上臂上，充气使袖带膨胀，然后逐渐放气，听诊器贴在被测者的动脉点上，当听到心音的时候，记录下此时的血压。
3.心率测量：心率是指心脏收缩和舒张的频率，是心血管健康的重要指标。
测量心率的方法主要有手动计算心跳数和使用心率监测仪。
手动计算的方法是在静息状态下，感受到心脏的搏动，用计时器记录30秒内的心跳数，并乘以2得到每分钟的心跳数。
使用心率监测仪时，将传感器带在胸前或手腕上，设备会自动记录心跳数。
4.呼吸频率测量：呼吸频率是指单位时间内的呼吸次数，反映了呼吸系统的状态。
可以通过观察胸部或腹部的起伏来计算呼吸频率，也可以使用呼吸监测仪来自动测量。
在静息状态下，计算单位时间内呼吸的次数，并记录下数值。
5.体重测量：体重是反映人体健康状况的重要指标之一、使用体重秤来测量体重，将被测者放置在秤上，读取显示器上的数值即可。
在测量体重时，应注意测量的时间和基准（比如空腹、同一时间、同一秤等）。
6.身高测量：身高是称量身体的垂直尺寸，对于评估人体生长和发育状态非常重要。
可以使用身高尺或墙上的垂直标尺来测量。
站直并贴近测量仪器，使肩胛骨、头部、臀部和脚跟紧贴测量仪器，读取身高尺上与顶部垂直线对齐的数值。
除了上述基本的生理指标测量，还有其他一些指标也是非常重要的，比如心电图、血氧饱和度、脑电图等。
这些指标一般需要专业设备和专业人员来进行测量和解读。
通过定期测量这些指标，可以及时发现异常情况，采取相应的干预措施，从而保障人体健康。
植物生理生态参数测量仪器
3.记录电路 现在的心电机记录电路都是由走纸马达 （交流电机）调速、稳速电路、记录笔调温电 路、记录器组成。而调速、稳速电路都采用锁 相环技术，通过锁相环输入不同参考频率信号 来改变速度，通过速度反馈信号与输入参考信 号相位比较，锁相环输出不同电位来稳定速度。 记录笔调温电路采用调宽脉冲方式，改变脉冲 宽度（占空比）来改变笔的温度。记录器采用 位置馈式记录器，它是由笔马达和同轴电位器 式位置检测器组成。利用电位器转动臂与记录 器线圈同轴的特点，使位置反馈式记录器的线 性好，描记的心电图清晰。
心电图机主要记录心脏电活动波形图。 自1905年威廉· 爱因霍文最早将心电图机 用于临床，它已有近百年的历史。随着高 科技的迅猛发展，在设计与制造心电图机 方面也正在飞速发展，老型号心电机不断 被新型号心电机所淘汰，电子管心电机器 被晶体管心电机所取代，晶体管分立原件 心电机又被大规模集成电路心电机所取代。 尤其近些年来，在心电信息处理方式方面 由模拟式心电机向智能化式心电机转变， 目前智能化心电机已在临床得到广泛应用。
心律失常分析仪也装有功能很强的微 机，不仅具有测算功能，而且还具有自动 判别（模式识别）功能，能自动诊断几十 种心律失常的病症。 90年代出现的心电工作站使用个人电 脑，采集12导联心电数据，可进行心律失 常分析、心电向量分析以及心室晚电位分 析。
2.1.2 脑电图机
大脑皮层的神经元具有自发生物电活动，因 此大脑皮层经常具有持续的节律性电位改变， 称为自发脑电活动。临床上将用双极或单极记 录方法，在头皮上观察大脑皮层的电位变化而 记录到的脑电波称为脑电图EEG。 脑电图机通常有8通道或16通道，同时测量 和描记8道或16道脑电波形，用8笔或16笔的墨 水笔记录仪描记。现代脑电图机还有64道及128 道。
现代医学电子仪器原理与设计复习指导(含答案)
现代医学电子仪器原理与设计复习指导目录绪论阅读材料复习与练习第一章医学仪器概述第二章生物信息测量中的噪声和干扰第三章信号处理第四章生物电测量仪器第五章血压测量第六章医用监护仪器第七章心脏治疗仪器与高频电刀第八章医用电子仪器的电气安全0阅读材料复习与练习1.（医疗仪器）主要指那些单纯或组合应用于人体，用于生命科学研究和临床诊断治疗的仪器，包括所需的软件。
2.随着当今人类社会的发展和对医学模式认识上的转变，特别是以Internet为代表的信息技术的普及，以医院为中心的模式必然会再次回归到以（社区、家庭医疗为中心，“以人为本”、以预防为主）的医学模式上来。
医学仪器的设计应充分认识这一医学发展的必然趋势。
3.以（社区医疗）为中心的医学模式正在崛起，我们从事医学仪器设计应充分认识到这一发展趋势。
4.（生物医学信号检测）技术是对生物体中包含的生命现象、状态、性质及变量和成分等信息的信号进行检测和量化的技术。
5. （生物信息处理）技术即是研究从被检测的湮没在干扰和噪声中的生物医学信号中提取有用的生物医学信息的方法。
6.（专家系统）实质上是某一专门知识，例如某种疾病的诊断、处方，某些矿物的资源勘探数据分析等的计算机咨询系统(软件)。
专家系统的基础是（专家知识），一类是已经总结在书本上的定律、定理和公式等，另一类是专家们在实际工作中长期积累的经验、教训。
7.请给出虚拟医学仪器的系统构成，并叙述各模块的功能。
答案要点：虚拟医学仪器通常由通用计算机系统、扩充的硬件模块和软件模块三大部分构成。
计算机系统指通用计算机，如PC机或工作站.功能：完成仪器的全套应用软件设计；硬件模块包括接口驱动部件、医学功能部件和传感器或作用部件。
功能：接口驱动部件的功能是实现硬件模块与计算机的接口，是使硬件模块与计算机系统能进行有效的通信和数据传输的关键；医学功能部件是硬件模块的核心，该部件进行有关生理信号的放大、滤波、处理，然后经模数转换变为数字信号，由接口驱动部件送计算机系统；传感器或作用部件是硬件模块和虚拟医学仪器最前端的部件，传感器是将所获微弱生命信号转换为电信号，作用部件是用于治疗的各种物理因子发生器；软件模块由计算机的部分系统软件、工具软件和专为虚拟医学仪器设计的医学应用软件组成。
医学电子仪器原理与设计-南方医科大学
南方医科大学本科专业教学大纲医学电子仪器原理与设计Medical Electronic Instrumentation Principle and Design适用专业：生物医学工程专业（医学影像工程方向）（四年制本科）执笔人：余学飞审定人：卢广文学院负责人：陈武凡南方医科大学教务处二○○六年十二月课程编码：B030084一、课程简介医学电子仪器原理与设计Medical Electronic Instrumentation Principle and Design本课程适用专业为生物医学工程专业（医学影像工程方向）（四年制本科），为专业核心课，总学时90学时：其中理论72学时、实验18学时，学分4.5。
本课程的目的是使学生掌握常规医学电子仪器（包括电生理量测量仪器、血压测量仪器、监护仪器、心脏除颤和起搏仪器、高频电刀等）的基本原理、基本结构、基本电路、性能指标及电气安全标准，初步掌握医学电子类仪器的设计原则，为医学电子仪器设计、生产和维护等实际工作奠定基础。
通过实验使学生掌握医学电子仪器设计、调试、安装等过程，具备必要的技能。
本课程的先修课程为：模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、单片机原理与接口技术，医学传感器等。
Course Description:Major:Medical Imaging EngineeringTotal hours:90,theory 72hours,experiment 18hoursCourse Credit:4.5Course objectives:By the end of this course,the student should be able to master the basic principle,basic structure and basic circuit of medical electronic instrumentations(include measurement instrument of biopotential, measurement of blood pressure,monitor ,pacemaker and defibrillator),and their performance and electric safety standard. To know the design criteria well.To establish a basis for design ,manufacture and maintenance of medical electronic devices.Prerequisite:Analog electronic technology ;Digital electronic technology;The Principle of Microcomputer; The Principle and Interface of Single-chip computer;Medical Sensor ,etc.二、教学内容与要求补充：生物医用电极【教学内容】0.1 检测电极和刺激电极0.2极化现象及其对生物电检测和电刺激的影响0.3 极化电极和不极化电极0.4 检测电极和电刺激电极0.5 微电极【教学要求】掌握电极作为生理电传感器的基本特征，极化现象生物电测量和电刺激的影响；熟悉检测电极和刺激电极的区别，刺激电极的供电极性和波形对刺激效果的影响；了解微电极的结构和基本特性。
半导体器件基础知识ppt课件
光敏二极管 又称光电二极管。其管壳上有透明聚光窗，由于PN结的光敏特性，当有光线照射时，光敏二极管在一定的反向偏压范围内，其反向电流将随光射强度的增加而线性地增加，这时光敏二极管等效于一个恒流源。当无光照时，光敏二极管的伏安特性与普通二极管一样。
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光电耦合器 把发光器件和光敏器件组装在一起，使用时将电信号送入输入测的发光器件，将电信号转换成光信号，由输出侧的光敏器件（又称受光器件）接收并再转换成电信号。由于输出与输入之间没有直接电气联系，信号传输是通过光耦合的，所以也称其为光电隔离器。 光电耦合器的特点：发光器件与受光器件互不接触，绝缘电阻很高，并能承受2000V以上的高压，因此经常用来隔离强电和弱电系统；光电耦合器有极强的抗干扰能力；光电耦合器具有较高的信号传递速度。 光电耦合器的用途很广，如作为信号隔离转换，脉冲系统的电平匹配，微机控制系统的输入、输出回路等。
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图1.1 PN结外加电压
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当PN结外加正向电压时，PN结处于低电阻的导通状态，正向电流较大；当PN结外加反向电压时，PN结处于高电阻的截止状态，反向电流很小。这就是PN结的单向导电性。但当加于PN结的反向电压增大到一定数值时，反向电流可突然急剧增大，这种现象称为PN结的反向击穿。对应于电流开始剧增时的电压称为反向击穿电压。发生反向击穿时，只要反向电流的热效应不破坏PN结，当反向电压下降到击穿电压以下时，PN结的性能仍可恢复。
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半导体二极管
半导体二极管实际上就是一个PN结，由一个PN结加上接触电极、引线和管壳构成的。它的用途很广，如用作整流、高频检波和数字电路中的开关元件等。为适用于各种不同的用途，制成了各种类型的半导体二极管。但其工作原理都是基于PN结的单向导电性。 二极管的电路符号为；
LI-6400系列光合仪使用说明书
根据 CO 2 及 O2 体积的变化，主要有微量定积检压法； （ 3）根据 O2 浓度的变化，主要有氧电极法； （ 4）根据 CO 2
浓度的变化：
酸度法、 碱吸收法、
14
C 标记法、
红外气体分析法、
微气象法。 目前， 最常见的方法是红外气体分析法。
三、便携式光合仪的发展历程
简单配置阶段： 20 世纪 50 年代初开始应用，其配置相对简单，只有叶室（或同化箱）及相应气路和气泵等配
二、光合作用的测量方法 光合作用的整个过程可表示为：
CO 2 + H 2O → （CH 2O） + O 2
可见，测定公式中任一反应物的消耗速率或产物的生成速率（包括物质的交换和能量的贮藏）都可以用来计算
净光合速率（ Pn）。
相应净光合速率 （Pn ）的测定大致可分为： （1）根据有机物的积累速率， 主要有半叶法、 植物生长分析法； （ 2）
4.3 连接分析器端的管路和电缆。分析器端的管路接口和电缆的插头形状都不相同，一一对应插入即可。
注意： 将圆形插头上的红色标识和分析器一端的红色标识对准，然后水平推入。插头
一定要推到底，不能留有空隙。
5、连接 CO 2 注入系统 将 CO 2 小钢瓶装入套筒，确认已安装图？中所示的
O 形圈后将套筒旋紧。
也可以作为某些工业的原料（如棉、麻、橡胶、糖等） 。换句话说，今天人类所吃的食物和某些工业原料，都是直接 或间接地来自光合作用。
2、蓄积太阳能 光合作用形成的有机物所贮藏的化学能，除了供植物本身和全部异养生物之用外，更重要的可供人类营养和活 动的能量来源。人类所利用的能源，如煤炭、天然气、木材等等，都是现在或过去的植物通过光合作用形成的。因 此，光合作用是今天能量的主要来源。 3、环境保护 从清除空气中过多的 CO 2 和补充消耗掉 O2 的角度来衡量，绿色植物被认为是一个自动的空气净化器。 光合作用的研究在理论上和实践上都具有重要的意义。光合作用是地球上普遍存在而又特有的一个过程，是其 它生物生存的基础，因此光合作用的研究有助于生物科学中其它课题的阐明。由此可见，光合作用是农业生产中技 术措施的核心，也是植物生理学中的主攻方向之一，又是自然科学中的一个重要研究项目。
人体量和人体参数课件
• 日本女性人体尺寸与男性人体尺寸之比（以系数表示）
编号
部位
系数
编号
部位
系数
1
身长
0.95
10
颈围
0.90
2
上肢长
0.93
11
胸围
0.90
3
下肢长
0.94
12
腹围
0.89
4
两手侧平 伸长
0.93
13
臂围
1.02
5
脚长
0.94
14
腕围
0.96
6
体干长
0.96
15
大腿围 1.02
7
头长
0.92
16 下腿最大 0.98
中年男女体质状况比较
• 监测结果显示： 男子总合格达标率为71．2％， 女子为71.7％，总体女子达标情况略好于男子。 • 我国成年男子的身高和体重明显大于女子。 成年男子平均身高比女子高10.6厘米，
平均体重男子比女子重9.7千克， 表明中国成年男子较女子体型明显高大而粗壮。
• 男子体质衰退表现尤为明显，如男子肺活 量18～60岁总体下降幅度是24.8％，其中 40岁以下年龄段下降了8.8％，40岁以上年 龄段下降了16.O％。
两手恻平伸 长度
坐面至举手 指尖高
计算式 0.256H 0.203H 0.229H 0.462H 0.454H
1.032H
0.795H
四、人体尺寸的影响因素
年齡 性別 種族 年代 職業 国家 其他
身高与性別
图坦卡门伉俪
图坦卡门伉俪
身高与種族、年代
人數 年齡 身高 體重
美國白人 25000 23 173.7 70.4
生理学第四章血液循环知识点总结
生理学第四章血液循环知识点总结血液循环是人体内最为重要的生命循环之一，通过血液循环，身体可以得到充足的氧气和养分，同时排出代谢产物和二氧化碳。
血液循环还协调了免疫和内分泌系统的功能，维持了体内稳态。
在生理学的第四章中，涉及了血管结构、心脏功能、血液流速等多个方面的知识点，下面我们将以从浅入深的方式来进行全面评估和总结。
1. 血管结构1.1 血管组成：动脉、静脉和毛细血管在血管结构部分，我们首先要了解的是血管的组成。
人体内的血管主要包括动脉、静脉和毛细血管三类，它们在结构和功能上各有特点。
动脉具有厚壁和弹性，能够承受心脏泵血时的压力，将含氧血液输送到全身各个组织器官。
静脉的壁较薄，但富含弹性纤维，起到血液回流的功能。
毛细血管是血管系统中直接与组织细胞接触的部分，通过其薄壁，进行气体、养分和代谢产物的交换。
1.2 血管的自主调节功能我们还需要了解血管具有的自主调节功能。
血管能够根据组织器官对氧气和养分的需求量，灵活调节血流量和血压，保持组织的正常代谢活动。
这种自主调节功能依赖于血管内膜的特殊细胞和生物活性物质的调控作用，是维持机体内环境稳态的重要保障。
2. 心脏功能2.1 心脏的构造和工作原理在了解了血管结构后，我们将深入探讨心脏的功能。
心脏是人体内一颗重要的器官，它由心房、心室、心瓣和心肌组成。
心脏的工作原理是通过心房和心室的舒缩运动，使血液能够顺利地在体内循环。
心脏的每一次收缩和舒张都受到心脏内传导系统的调节，确保了心脏的正常收缩节律和输出血量。
2.2 心脏的自律性和兴奋传导心脏还具有自律性和兴奋传导的功能。
心脏不仅能够自主地维持一定的搏动节律，还能够受到外界神经调节和体液调节的影响，实现适应机体需要的心率和心搏力。
心脏的兴奋传导系统通过特定的电生理过程，将兴奋信号快速地传播至整个心脏肌肉组织，保证了心脏的高效协调收缩。
3. 血液流速3.1 血流动力学的基本参数我们还需要了解血液流速的相关知识。
开放式人体多生理参数检测学习仪的研制
ｗ ｉｈ ｃ ｎ ｂ ｏ ｉ ｅ ｔ ｈ ｌｔ ｒ ． ｏｌｗｉ ｇｔ ｅ ｏ ｅ ｅ ， ｅ ｂ ｉ ｌ ｏ ｅ ｅ ｒ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｆ ｒｍｕ ｔ－ ｈ ｓｏｏ ｉａ ｈ ｃ ａ ｅｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗｉ ｔ ｅ ｐ ａｆ ｍ Ｆ ｌ ｎ ｈ ｐ ｎ ｉ ａ ｗ ｕｌ ａｌ ｐ ｎ ｌ ａ ｎ ｎ ｙ ｔｍ ｏ ｌ ｐ ｙ ｉｌｇｃ ｌ ｈ ｏ ｏ ｄ ｔ ｉ
图 １ 系统 基 本 架 构
系统 的 电 路 、 块 、 口、 序 按 照 开 放 式 思 路 设 计 ， 模 接 程 在 软件 和硬 件 上 可 以在 之 后 简 便 地 进 行 修 改 、 善 、 试 。 教 完 调 在 ８月 第 ３ ２１ ２卷 第 ８期 Ｃ ｉｅｅＭｅ ｉａ ｑ ｉｍｅ ｔ ｏ ｒ ａ・ １ ２ Ｎｏ８ Ａｕ ｕ ｔ２ １ ｈｎ ｓ ｄｃ ｌ ｕｐ ｎ ｕｎ ｌＶｏ． ・ ．・ ｇ ｓ・０ １ Ｅ Ｊ ３
研 究 论 著 Ｉｈｓ ｅ ｉ Ｒ ｓ ａｃ ｅ ｏｔ Ｔ ｓ＆ ｅ ｅ ｒｈ Ｒ ｏ ｒ
・
５・
学上 为学生提供一个 可全方位切人 进行学 习的教学平 台 ， 满 足 科 研 、教 学 的需 要 。 以下 重 点 介 绍 检 测 电路 、 ／ 转 换 部 ＡＤ 分 、 片 机 系 统 和开 放 式 设 计 的 关 键 技 术 单
ｍｉｒ ｅ ｎｒ ｌ ｒａ ｄ Ｃ ｌｎ ｕ ｇ ， ｕ ｌ ａ ｃ ｍｍｏ ｌ ｔ ｒ ｆｒｄ ｔ ｃｉｎ ｏ ｈ ｓ ｌ ｇｃ ｌ ａ ａ ｔｒ ， ｈ ｃ ｎ ｌ ｄ ｏ ｔ ｌ ｅ ｏ ｏ ｔｏｌ ｎ ａ ｇ ａ ｅ ｗｅｂ ｉ ｏ ｅ ｔ ｎ ｐ ａ ｏｍ ｏ ｅ ｅ ｔ ｆｐ ｙ ｉ ｏ ｉａ ｒ ｍｅｅ ｓ ｗ ｉｈ ｉｃ ｕ ｅ ｃ ｎ ｒ ， ｆ ｏ ｏ ｐ ｏ
常用生理参数的测量原理
均 ＜１ ０ ０ ｃ ｆ ｕ ／ ｍ Ｌ ，提示消毒达标 ，有效地 防止传染病 传播和环境污染 。（ ５ ）整体设计有利于以患者为 中心 的人性化服务理念的体现 ，提高了抢救质量 。该床已 取得国家知识产权局 《 专利 申请受理通知书》 （ 专利
申请号 ：２ ０ ０ ５ ２ ０ ０ ７ ０ ２ １ ７ ６ ） 。 ［ 参考文献］
外区域 ， 氧气血红蛋白（ Ｈ Ｂ Ｏ ２ ） 的吸收系数 比 Ｈ Ｂ大。 当作为光源的发光管和作为感受器的光电管位于 手指 或耳 的两 侧 ，入射 光经 过手 指 或耳 廓被 血液 及组 织部分吸收。这些被吸收的光强度除博动性动脉血的 光吸收 因动脉压力波的变化而变化外 ，其他组织成分 吸收的光强度 （ Ｄ Ｃ ）都不会 随时问改 变，并保持 相
２ ０ ｏ ２． ４ １ ０．
［ ４ ］中华人 民 共 和 国卫 生 部 文件 ．医 院感 染 管 理 规 范 （ 试 行 ）． ２ ０ ０ ０年颁布 ．
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｌ ｌ ｆ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｇ ａ ｓ ｔ ｒ ｉ ｃ ｌ ａ ｖ ａ ｇ ｅ ｂ ｅ ｄ
感受器 ，内置一个双波长发光二极管和一个光电二极 管。发光二极管交替发射波长 ６ ６ ０ Ｉ ｌ ｉ ｉ １ 的红光和 ９ ４ ０ ｎ ｍ 的近红光。还原血红蛋 白 （ Ｈ Ｂ ）的吸光度随 Ｓ ａ Ｏ 不 同而改变 ，在 ６ ６ ０ ｎ ｍ附近最为显著 ，在 ９ ４ ０ ｎ ｍ附 近
医疗装备 ２ ｏ ｏ ６第 ４期
７
维普资讯
２ 无创血压
５ 呼 吸末＝ 氧化 碳 Ｃ Ｏ ２
采用振动法测量无创血压时，将压力传感器接人 袖带 ，检测袖带的压力 以及 由于脉搏在袖带的压力下
生理参数测量仪器
共焦扫描技术可在1秒内，对视盘表面 1~3mm的深度范围内，进行32个层面的共焦扫 描，每个层面采集256×256个数据点。在某一 层面上，如处于共焦点部位的反射成像是清晰 的，这个扫描层面也就是此共焦部位的高度， 未处于共焦的部位不能成像。通过32个层面的 扫描及计算机图像处理，就可给出视盘表面的 三维地形图，并计算出有关参数。
第六章 医用光学技术与仪器
医用光学仪器主要有眼科光学仪器、手术显微镜、 医用内窥镜和医用激光仪器四大类。眼科光学仪器主要 有眼前部、眼压、眼底、视野等多种检查仪器，特别是 微电脑及电视图像技术的应用，使传统的眼科光学仪器 得以迅速地更新换代。手术显微镜有单人双目和双人双 目两种形式，现代手术显微镜配备了电视图像系统，称 为显微外科电视系统。医用内窥镜是随着光导纤维的出 现而发展起来的，广泛应用于消化道、泌尿科、肺科、 妇科、五官科、骨科中的诊断和治疗。装有CCD摄像机 及电视图像系统的内窥镜又称电子内窥镜，可实时地显 示脏器内的黑白或真彩色图像。医用激光仪器主要有 C型O，2、主氦要氖用、于Y治A疗G及，新其发次展用起于来诊的断半。导体激光器四大类
眼底照相机是用来观察和记录眼底——视网 膜状况的光学仪器，它将眼底以黑白或彩色照片的 形式保存下来，是眼科医生的主要诊断工具。现代 眼底照相机装有微机及电视图像系统，可在电视监 视器屏幕上显示眼底图像，供多人同时观察及动态 记录 (录像)。
(1)照相系统：由接目物镜、补偿透镜组、成像系统、 分光棱镜及35mm照相机组成。
利用眼底照相机可获得眼底血管荧光 造影像。由前肘静脉注射荧光素钠造影剂 10~15秒之后，眼底血管即可依照先动脉， 后静脉，而后脉络膜血管的顺序显示荧光。 用连续摄影机拍摄其过程，从而对眼底血 管性状、眼底视网膜病变做出诊断。
生理参数检测仪产品技术要求hexinkang
生理参数检测仪适用范围：适用于成人血压、血氧、心电、血糖、体温的日常生理参数检测。
血糖检测功能与北京yi 成生物电子技术股份有限公司生产注册的5D顶端进样血糖试条配合使用。
1.1 型号命名1.2 划分说明HXK ：和信康（HeXinKang）的简称MD-2：产品系统代码002 ：产品设计序号从2起始，后续产品以此类推。
1.3 结构组成1.4 基本参数1.5 匹配耗材本产品的血糖检测功能，与北京怡成生物电子技术股份有限公司注册的5D 顶端进样血糖试条配合使用。
2.1正常工作条件2.1.1环境温度：＋5℃～＋40℃。
2.1.2相对湿度：80%以下。
2.1.3大气压力：86kPa～106kPa。
2.1.4电源条件：DC3.7V（3.7V可充电锂电池）,使用电源适配器进行充电。
2.2 性能2.2.1血氧2.2.1.1血氧饱和度性能A.血氧饱和度测量范围测量范围： 0%～100%B.血氧饱和度测量精度:80%～100%误差≤±2%（绝对值），70～79%误差≤±3%（绝对值）；70%以下不做要求；C.血氧饱和度分辨率：1%（绝对值）2.2.1.2脉率性能A.测量范围：30次/分～240次/分B.脉率测量精度：±2次/分或±2%（取其大者）C.脉率分辨率：1次/分2.2.2心电2.2.2.1心率检测范围和准确度A.心率检测范围：30次/分～240次/分。
B.心率检测精度：±2次/分或±2%（两者取大者）。
C.心率分辨率：1次/分。
2.2.2.2动态输入范围能够响应和显示叠加了±300mV直流偏置电压，幅度峰值为10mV、变化率为125mV/s的差模电压。
时变输出信号的幅度等效到输入的变化量不超过±10%或50μV，取大值。
2.2.2.3输入阻抗对于10Hz 5mV正弦波信号，输入阻抗应大于10MΩ。
2.2.2.4共模抑制对于网电源频率下的正弦信号，共模抑制大于60dB，对于2倍网电源频率的信号，共模抑制大于45 dB。
人体测量及形体参数
百分位数 抽样误差
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总体 样本
统计函数
适应域
均值
方差 标准差
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人体测量及形体参数
总体
统计学中，把所要研究的全体对象的集合称
为“总体”。人体尺寸测量中，总体是按一定特征
被划分的人群。
样本 统计学中，把从总体取出的许多个体的全部 称为“样本”。
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人体测量及形体参数
解：属已知K或适应域，求PK的问题， PK = x±S×B 。 由表查知华北男性身高平均值、标准差分别为： x = 1693 mm， S = 56.6 mm ∵ 要求产品适用于90%的人，即适应域为90%，取对称
适应域，故以第5百分位P5和第95百分位P95确定尺寸的界 限值，由表查得K=5和95的变换系数 B = 1.645；
门铃、插座、开关、收银台等的高度——以第50百 分位为依据。
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人体测量及形体参数
二、人体尺寸的应用方法
1. 确定所设计产品的类型、等级 Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ型 涉及人的安全健康的产品和一般工业产品两个等级
2. 选择人体尺寸的百分位数 3. 确定功能修正量
着装修正量、姿势变化修正量、操作修正量 4. 确定心理修正量： 5. 产品功能尺寸的确定
n 1
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人体测量及形体参数
适应域 统计学的置信区间。一个设计只能取一定的人 体尺寸范围（适应范围），即只考虑整个分布的一部分 “面积”，称为适应域。
偏适应域
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人体测量及形体参数
抽样误差 又称标准误差，全部样本均值的标准差。
表明样本均值与总体均值的差别。
百分位K的测量参数所对应
人体健康检测仪课程设计
人体健康检测仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解人体健康检测仪的基本原理，掌握其操作方法。
2. 学生能掌握通过人体健康检测仪进行心率、血压、血氧饱和度等生理参数的测量方法。
3. 学生能了解生理参数的正常范围，认识到健康检测的重要性。
技能目标：1. 学生能熟练操作人体健康检测仪，进行自主健康检测。
2. 学生能运用所学知识，分析检测结果，判断自身健康状况。
3. 学生能运用信息技术，整理、记录和表达健康检测数据。
情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，增强对健康的关注，树立健康生活的意识。
2. 学生在团队合作中进行健康检测，培养团队协作精神和沟通能力。
3. 学生通过了解人体健康检测仪的发展，激发对科学技术的兴趣，培养创新精神。
课程性质：本课程为实践性课程，结合课本知识，注重学生的动手操作和实际应用。
学生特点：六年级学生具备一定的自主学习能力，对新鲜事物充满好奇，善于合作交流。
教学要求：教师需引导学生结合课本知识，注重实践操作，鼓励学生主动探究，提高学生的健康素养。
在教学过程中，关注学生的个体差异，确保每个学生都能达到课程目标。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 引言：介绍人体健康检测仪的作用和意义，激发学生学习兴趣。
相关教材章节：课本第五章“健康与生活”第一节“健康的重要性”。
2. 基本原理：讲解人体健康检测仪的原理，如心电图、血压测量等。
相关教材章节：课本第五章第二节“人体生理参数及其测量”。
3. 操作方法：教授如何正确使用人体健康检测仪，包括仪器准备、操作步骤等。
相关教材章节：课本第五章第三节“健康检测仪器的使用”。
4. 生理参数测量：学习心率、血压、血氧饱和度等生理参数的测量方法。
相关教材章节：课本第五章第四节“常见生理参数的正常范围及测量方法”。
5. 数据整理与分析：教授如何整理、记录和表达健康检测数据，进行简单分析。
相关教材章节：课本第五章第五节“健康数据的处理与分析”。
第四章生物电测量仪器(修改版)
由于心电电极具有一定的直流极化电压，在前置放大器与 中间放大器之间加一个RC滤波，利用电容隔直特性，消除 极化电压对后极电路的影响，RC滤波截止频率取决于充放 电的时间常数，又称为时间常数电路。
4.中间放大器
中间放大器在RC耦合电路之后，称为直流放大器。它不受 极化电压的影响，增益可以较大，一般由多级直流电压放 大器组成。
• 5、电极阻抗：电极—电解液界面的系统阻抗。电 极阻抗与电流密度、电极面积及温度基本成反比。 与电极阻抗关系最大的是频率。
常用生物医学电极
• 体表电极
• 传导型电极
• 吸附电极 • 悬浮电极 • 软性电极
• 静电耦合型电极
• 体内电极
• 针电极 • 金属丝电极 • 胎儿电极 • 埋藏电极
4.3 心电图机
心电信息学简史：
1887：Waller，毛细管静电计第一次描记人体心电图波群 1901：Einthoven与Van den Woerd研制成功弦线电流计 1903：Einthoven描记出满意的心电图波群，1905推广到临床应用（近 50年），1924 获诺贝尔医学奖。创建等边三角形学说，设计I、II、III 导联，命名P、QRS、T各波群（ Einthoven荷兰莱顿大学生理学家） 1912： Waller命名ECG，Electrocardiograph 1932：Wilson创立零电位中心电端理论，导联增加到12个，1942 Goldberger概率中心电端，设计aVR、aVL、aVF。至此，形成 Einthoven- Wilson理论体系。
（五）控制部分
• 控制部分的核心是微处理器，负责整机各部分 电路的控制，如信号采集、放大、A/D变换、存 储、分析、显示、记录等。
（六）电源部分
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三、柯氏音测量法
• 柯氏音法是用一个13×23cm的气袖缠于上臂中 部，输出管连于水银压力计，气袖下方肱动脉 搏动处放置听诊器。用橡皮球向气袖打气，当 袖内压大于收缩压（PS，即所谓“高压”）时， 动脉被压闭。然后以2～3mmHg/秒的速率放气， 并监听柯氏音。柯氏音是血流通过被压闭又逐 渐开启的动脉血管时产生的断续声音。柯氏音 分为五相，第一相对应着袖内压刚刚低于收缩 压，血管内开始出现断续的血流时产生的，因 此此时水银压力计的指示的就是收缩压；第五 相对应着袖内压刚刚低地舒张压（PD，即所谓 “低压”），血流在血管内开始连续通过，柯 氏音由减弱变为消失，此时水银压力计的指示 就是舒张压。
1. 热稀释法测流量
• 稀释法是一种测量流量的方法。在医学上可用于测 量血流量，其基本思想是在血流的上游加进某种指 示剂使之与血流量混合均匀，然后在下游取样测量 血液中的指示剂含量，据此来计算血流量。用稀释 法测血流量，优点是不必切开或暴露血管，可以在 静脉注射时进行测量，但是它只能测一定时间内的 平均血流量。
• 无创动态血压监测使用一种动态血压监测仪。 受试者佩带这种仪器后可以离开医院自由活 动，回到日常生活环境中。仪器按医生事先 设定的规则自动测量出血压，并将结果保存 在该仪器中。24小时或更长时间后，再把结 果显示出来或打印出来。这样可以提供正常 生活中受检者24小时血压数据，一般由几十 个或上百个数据组成，用以观察受检者一日 之内的血压变化。这种装置通常被称为“血 压HOLTER”。
• 柯式音是临床应用最广泛的无创伤 性检测手段，其原理是利用充气袖 带压迫动脉血管，随着袖带压力的 下降，动脉血管是完全阻闭－渐开 －全开的变化过程，通过辨别动脉 血流声音及相应的压力点来确定收 缩压和舒张压。缺点是依赖人的听 觉，视觉以及协调程度，有一定主 观性并难以标准化，且电子仪器完 全模拟人的行为比较困难。
• 20世纪70年代以来，出现了多种 柯氏音法电子血压计，由微处理 器控制，手动或用气泵自动打气， 手动或用电磁阀自动放气，通过 微音器自动监测柯氏音，并由微 处理器自动判断及自动测量，由 液晶数字显示收缩压、舒张压、 平均压及心率等。
• 柯氏音法的关键在于辨别血流的声 音信号，以声音变化为依据。其优 点为同一般临床应用相一致，容易 被医生们认同。其缺点为电子器件 的拾音器易受外界噪声干扰，结果 偏差较大，不能直接测量动脉平均 压。因此在血压测量的技术中，渐 渐被振荡法所代替。
• 用稀释法测量血流量时，希望所用的指示剂满足以 下要求 (1)是可测定的； (2)对人体是无害的； (3) 不 通过血管壁扩散出血管外； (4) 可很快从体内消失以 便重复进行测量。实际被采用的指示剂有氧、染料 、放射性同位素等。也可以利用热作为一种指示剂 ，即所谓的热稀释法。
1. 胸腔阻抗的形成 生物体的某一节段或区域，具有不同的导电特性。根据欧姆定 律，导体的电阻与其横截面积成反比。同理，生物体组织的阻 抗会随着相应的体积变化而变化，并且成反比关系。在胸腔内， 随着心脏的收缩与舒张，主动脉的容积随血流量变化而变化。 因血液是导体，故胸腔阻抗也随血流量变化而变化。心脏射血 时，左心室的血液迅速流入主动脉，主动脉血容量迅速增加， 体积增大，阻抗减小；当心脏舒张时，主动脉弹性回缩，血容 量减少，体积减小，阻抗增大。因此，胸腔阻抗将随着心脏的 收缩与舒张发生变化。另外，呼吸引起的胸廓变化也将引起 胸腔阻抗变化△Z。而胸腔的其它组织，如脂肪、肌肉、骨骼、 体液等的阻抗在瞬间内不会发生变化，这些组织的阻抗构成 了胸腔阻抗的不变成份Z0。
• （二）不同血管的血压 • 血压与心脏的收缩力有直接联系。在 体内不同部位的血管，其压力各不相 同。主动脉与左心室最接近，压力最 高，随着血液在血管中的运输，血管 分支，压力的传导会降低。所以，主 动脉的血压高于其他各级动脉，小动 脉的血压高于毛细血管，毛细血管的 血压高于静脉。一般所说的血压指的 是体循环的动脉血压。用血压计在上 臂肱动脉处测定血压。
二、心音和心音图
• 心音 (heart sound)：瓣膜关闭和 血流撞击心室壁引起的振动所 产生的声音，可在胸壁一定部 位用听诊器听取。 • 心音图(phonocardiogram) ：用 换能器将此机械振动转换为电 信号并记录下来的图形。
§2. 血压测量
• 测量血压可进行有创检测和无创检。有创 检测采用的方法为动脉插管接压力计或压 力传感器，这种方法测量准确，但给病人 造成痛苦，因此只在心血管手术时运用。 无创检测传统的方法是听诊法，又称柯氏 音法 ，这种方法是俄国医生Korotkoff于 1905年发明的。随着电子技术的发展和对 血压测量方法认识的不断深入，具有自动 测量血压能力的振荡法（示波法、测振法） 应运而生。
一、血液循环( Blood circulation)
• Key words: • 体循环(Systemic circulation)、肺循环(Pulmonary circulation)、心动周期(Cardiac cycle)、心率(Heart rate)、心输出量(Cardiac output)、血压(Blood pressure)、血流量(Quantity of blood flow)、中心 静脉压(Central Venous Pressure, CVP)、微循环 (Micro-circulation) • Aim: Understanding the basic structures and functions of heart and blood vessels. • 1. 血液循环及其功能 • 2. 心脏的结构与功能 • 3. 血管的结构、分布与血管生理
第四章 生理参数测 量及仪器
生物医学工程研究所 邓振生
§1. 生理参数测量的相关知识
• 由于生命体的复杂性，使得人体生理参数 的测量和采集变得异常棘手。进行一系列 涉及人体生命参数的非创伤测量方法的研 究，传感信号的变换、调理、动态补偿、 误差修正等，医学生理信号的识别和抗干 扰技术，适应较大个体差异的医学生理信 号的自适应信息处理技术等，是我们必须 认真研究、探讨和解决的问题。而我们所 秉持的原则是：医学的机理、物理的原理、 工程的方法 。
四、振荡测量法
• 振荡法 （示波法、测振法）是70年代发展 起来的测量血压的新方法。这种方法也象 传统的柯氏音法那样需要用袖带阻断动脉 血流。理论计算和实验证明，这种振荡波 与动脉壁收缩压、舒张压、平均压均有一 定的函数关系。通过将振荡波放大、滤波， 将包络线检出，再用一定的判据判断包络 线与收缩压、舒张压的时相对应关系。该 方法不受操作者主观影响，避免了柯氏音 法易受环境干扰的缺点，能精确地测出平 均压。其缺点是测量时要避免上肢肌肉收 缩、心房纤颤时测量数据不准确。
五、动态血压测量
• 血压的检测为诊断高血压病带来了极大的 便利，但仅靠数次随测血压值常过多地诊 断和过高地估计高血压病。在血压治疗上， 也存在一定的问题，如对冠心病危险的死 亡率下降仅为14%，远远低于预期的程度。 其重要原因之一可能是提高血压治疗中， 存在血压下降不充分、或降压过度，使冠 心病危险增加等。这一事例问题迫切需要 一种能监测24小时血压水平的技术。无创 动态血压监护技术也即产生。
• 染料稀释法: • 染料：心脏绿(indocyamine) • 5mg染料静注后，从动脉间断取血或连续监测 染料浓度，至染料出现二次循环时止，绘染料 浓度——时间曲线并延伸染料浓度至基线。 • 求出血中染料的平均浓度：C(mg%) • 染料从出现至消失的时间：t(秒) • 按公式：Q=(I：注入的染料量5mg) • Q=605/0.25冷生理盐水 • 热稀释导管：经腔V入口处注入冷生理盐水 (10ml)，于肺动脉处检测血液被降温的程度。