现代医学电子仪器原理与设计8共50页
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现代医学电子仪器原理与设计考试重点
第一章医学仪器概述1、人体系统的特征人体是一个复杂的自然系统，分为器官自控制系统、神经控制系统、内分泌系统和免疫系统。
器官自控制系统具有不受神经系统和内分泌系统控制的机制，如心脏的收缩与舒张。
神经控制系统是一种由神经进行快速反应的控制调节机制，如人的喜怒哀乐。
内分泌系统通过循环系统的路径将信息传到全身细胞进行控制。
免疫系统识别异物，排斥异物。
2、人体控制功能的特点负反馈机制、双重支配性、多重层次性、适应性、非线性。
3、生物信号的基本特性不稳定性、非线性、概率性、信号弱、噪声强、频率范围低。
4、生物信号类型电信号生物电电极利用材料的物理变化物理传感器非电信号利用化学反应把化学成分、化学传感器生物传感器5、医学电子仪器从功能上来说主要有生理信号检测和治疗两大类。
6、医学电子仪器的基本构成1）生物信号采集系统包括被测对象、传感器或电极2）生物信号处理系统包括信号与处理和信号处理预处理一般包括过压保护、放大、识别（滤波）、调制\解调、阻抗匹配3）生物信号的记录与处理方式有直接描记式记录器（模拟量）、存储记录器(模拟量或数字量)、数字式显示器（数字量）4）辅助系统包括控制和反馈、数据存储和传输、标准信号产生和外加能量源控制和反馈分为开环和闭环两种调节控制系统。
手动控制、时间程序控制均属开环控制；通过反馈回路对控制对象进行调节的自动控制系统称为闭环系统。
外加能量源是指仪器向人体施加的能量（X射线、超声波等），用其对生物做信息检测，而不是靠活组织自身的能量。
7、医学仪器的主要技术特性1）准确度---越小越好，不存在准确度为零的仪器，准确度也称为精度准确度=（理论值-测量值）/理论值*100% 是衡量仪器测量系统误差的一个尺度2）精密度可以表示在相同条件下用同一种方法测量所得数值的接近程度。
3）输入阻抗---越大越好，外加输入变量与相应应变量之比生物放大电极应大于输入电阻的100倍电极-皮肤接触电阻 2~150K 引线和保护电阻 10~30K 体表电极10~150K4）灵敏度输出变化量与引起它变化的输入变化量之比。
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。
现代医学电子仪器原理和设计
心电监护仪一般能监护3～6个导联，原则Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ导联及加压导联aVR、aVL、aVF，能同 步显示其中旳一种或两个导联旳波形。功能强 大旳监护仪可监护12个心电导联。最简朴旳监 护仪一般有3个监护电极。
监护导联电极旳颜色标识有AHA（美国心脏协 会）和IEC（国际电工委员会）两个原则见表61。
⑴ 电极放置正确；⑵ 电极与皮肤接触良好； ⑶ 导联选择正确；⑷ 排除外部干扰。
虽然心电监护原理与常规心电图机旳检测原 理基本相同，但心电监护功能并不能完全替 代常规心电图机。目前监护仪旳心电波形一 般不能提供更细微旳构造，也就是说其细微 构造旳诊疗能力还不强，这是因为两者旳目 旳不同。心电监护旳目旳是长时间、实时地 监测患者旳心率情况。两种仪器在测量电路 中，放大器旳通带宽度及时间常数都不同。
若保持光旳途径不变，吸光度便与物质旳吸光系 数和溶液旳浓度成正比。
血液中氧合血红蛋白（HbO2）和还原血红蛋白 （Hb）对不同波长旳光旳吸收系数不同，如图6-4所 示，在波长为600～700nm旳红光区，Hb旳吸收系数 比HbO2旳大；而在波长为800 ～1000nm旳近红外光 区， HbO2旳吸收系数比Hb旳大；在805nm附近是吸 收点。
反射式传感器示意图 如图6-6所示
反射式血氧饱和度旳检测原理与透射式血氧饱和度 旳检测原理旳电路部分基本相同，不同旳只是传感 器。反射式传感器也是由两种波长旳发光二极管和 光敏元件构成，但光敏元件接受到旳是组织旳反射 光。因为光线在组织中旳运动呈现随机性，反射式 传感器所接受到旳光线极难拟定其确切旳检测区域， 从概率意义上说，光线从光源发射经组织传播到光 敏元件接受，走过旳是一条香蕉状路线，所以，光 源与光敏元件旳距离是一种主要旳参数，一般设置 为4～10mm
3. 影响血氧饱和度精确测量旳原因
监护导联电极旳颜色标识有AHA（美国心脏协 会）和IEC（国际电工委员会）两个原则见表61。
⑴ 电极放置正确；⑵ 电极与皮肤接触良好； ⑶ 导联选择正确；⑷ 排除外部干扰。
虽然心电监护原理与常规心电图机旳检测原 理基本相同，但心电监护功能并不能完全替 代常规心电图机。目前监护仪旳心电波形一 般不能提供更细微旳构造，也就是说其细微 构造旳诊疗能力还不强，这是因为两者旳目 旳不同。心电监护旳目旳是长时间、实时地 监测患者旳心率情况。两种仪器在测量电路 中，放大器旳通带宽度及时间常数都不同。
若保持光旳途径不变，吸光度便与物质旳吸光系 数和溶液旳浓度成正比。
血液中氧合血红蛋白（HbO2）和还原血红蛋白 （Hb）对不同波长旳光旳吸收系数不同，如图6-4所 示，在波长为600～700nm旳红光区，Hb旳吸收系数 比HbO2旳大；而在波长为800 ～1000nm旳近红外光 区， HbO2旳吸收系数比Hb旳大；在805nm附近是吸 收点。
反射式传感器示意图 如图6-6所示
反射式血氧饱和度旳检测原理与透射式血氧饱和度 旳检测原理旳电路部分基本相同，不同旳只是传感 器。反射式传感器也是由两种波长旳发光二极管和 光敏元件构成，但光敏元件接受到旳是组织旳反射 光。因为光线在组织中旳运动呈现随机性，反射式 传感器所接受到旳光线极难拟定其确切旳检测区域， 从概率意义上说，光线从光源发射经组织传播到光 敏元件接受，走过旳是一条香蕉状路线，所以，光 源与光敏元件旳距离是一种主要旳参数，一般设置 为4～10mm
3. 影响血氧饱和度精确测量旳原因
现代医学电子仪器原理与设计课件第二版_第二章[46P][5.65MB]
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放大器内所有噪声源贡献的噪声，用与输入端串 联的阻抗为零的噪声电压发生器Un和与输入端并 联的阻抗为无穷大的噪声电流In以及二者的相关系 数C来表示。
设放大器输出端噪声为U no , 是由U ns ,U n 和I n 造成， 它们各自对U no的贡献：
U ns : U o1 U ns
Zi A Rs Z i
b)
I.
干扰耦合途径
传导耦合：经导线传播把干扰引入测试系统。 如：交流电源线、测试系统中的长线 。 经公共阻抗耦合： Rcs
Vc1 Vcs
II.
前 置 级
电 路 I
电 路 II
Rce
III.
近场： 远场： 2 2
电场和磁场耦合
：电磁波波长
电场干扰：主要以电容耦合引入。 磁场干扰：主要以电感性耦合引入干扰。 近场干扰： 1MHz 近场＜300m 30kHz 近场＜10km。
第一节 人体电子测量系统中的电磁干扰
一． 干扰的引入
干扰形成的三个条件：干扰源、耦合通道（即引 入方式）与敏感电路（即接收电路）。
干扰源 耦合通道 敏感电路
a)
干扰源：能产生一定的电磁能量而影响周围电路 正常工作的物体或设备。
自然界的干扰 外界干扰源： 周围电气、电子设备的干扰 50Hz工频干扰
Zin
Zin
ZG
Cd2 ZG
人体内位移电流通过右腿接地电阻ZG产生共模 干扰，在理想情况下，共模干扰通过系统的高共 模抑制比被克服。
VI.
生物电测量中磁场的电感性耦合(图2-14)
在人体和测试系统输入回路构成环路时，将在环路中感 应出干扰电压，其幅度为： SB cos
一般病室中B cos 3.2 10 7 Wb / m 2 则50 Hz感应电压 100 S ( V )。 回路面积限定在0.1m 2以下方可使电感耦合干扰电压小于10V
设放大器输出端噪声为U no , 是由U ns ,U n 和I n 造成， 它们各自对U no的贡献：
U ns : U o1 U ns
Zi A Rs Z i
b)
I.
干扰耦合途径
传导耦合：经导线传播把干扰引入测试系统。 如：交流电源线、测试系统中的长线 。 经公共阻抗耦合： Rcs
Vc1 Vcs
II.
前 置 级
电 路 I
电 路 II
Rce
III.
近场： 远场： 2 2
电场和磁场耦合
：电磁波波长
电场干扰：主要以电容耦合引入。 磁场干扰：主要以电感性耦合引入干扰。 近场干扰： 1MHz 近场＜300m 30kHz 近场＜10km。
第一节 人体电子测量系统中的电磁干扰
一． 干扰的引入
干扰形成的三个条件：干扰源、耦合通道（即引 入方式）与敏感电路（即接收电路）。
干扰源 耦合通道 敏感电路
a)
干扰源：能产生一定的电磁能量而影响周围电路 正常工作的物体或设备。
自然界的干扰 外界干扰源： 周围电气、电子设备的干扰 50Hz工频干扰
Zin
Zin
ZG
Cd2 ZG
人体内位移电流通过右腿接地电阻ZG产生共模 干扰，在理想情况下，共模干扰通过系统的高共 模抑制比被克服。
VI.
生物电测量中磁场的电感性耦合(图2-14)
在人体和测试系统输入回路构成环路时，将在环路中感 应出干扰电压，其幅度为： SB cos
一般病室中B cos 3.2 10 7 Wb / m 2 则50 Hz感应电压 100 S ( V )。 回路面积限定在0.1m 2以下方可使电感耦合干扰电压小于10V
现代医学电子仪器原理与设计
现代医学电子仪器原理与设计
第七章 心脏治疗仪器与高频电刀
3.强度-时间曲线 强度阈与时间阈之间存在 一定的关系，这种关系用 强度-时间曲线来表示， 如图7-4所示。
(1)典线上的每一点代表一个阈刺激。 (2)基强度：刺激时间无论多长，必须有一个最
低的强度阈值，即基强度。 利用时：以基强度作为刺激强度引起组织兴奋 所需要的最短刺激时间。
现代医学电子仪器原理与设计
第三章 信号处理
第一级电压增益
结论：（1）第一级的输出回路里不产生共模 电流，电路的共模抑制能力与外回路电阻是 否匹配完全无关。（2）并联结构的电路能方 便地实现增益的调节。（3）电路具有完全对 称形式，有利于克服失调、漂移的影响。
现代医学电子仪器原理与设计
第三章 信号处理 第一级输出端存在共模误差的输出电压：
第七章 心脏治疗仪器与高频电刀
按照起搏器与患者心脏活动发出的P波与R
波的关系分类有两种：
(1)非同步型(固定型)——起搏脉冲与P波、 R
波无关。
(2)同步型起搏器——分为P波同步、R波同步。
3.按起搏电极分类 (1) 单极型：
阴极→起搏导管(或导线)→静脉或开胸
→右Hale Waihona Puke 室(或右心房)，阳极(无关电极)→腹部
大多数哺乳动物动物神经肌肉组织产生刺 激兴奋的最佳频率都是在100Hz左右。
现代医学电子仪器原理与设计
第七章 心脏治疗仪器与高频电刀
一、刺激方式与效应 (一)电刺激的类型
脉冲发生器——产生使神经去极化 的脉冲序列；
电 刺 激 导联线——把脉冲传输到刺激部位； 系 统
电极——把脉冲安全、有效地传输 到可兴奋组织。
现代医学电子仪器原理与设计
第七章 心脏治疗仪器与高频电刀
3.强度-时间曲线 强度阈与时间阈之间存在 一定的关系，这种关系用 强度-时间曲线来表示， 如图7-4所示。
(1)典线上的每一点代表一个阈刺激。 (2)基强度：刺激时间无论多长，必须有一个最
低的强度阈值，即基强度。 利用时：以基强度作为刺激强度引起组织兴奋 所需要的最短刺激时间。
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第三章 信号处理
第一级电压增益
结论：（1）第一级的输出回路里不产生共模 电流，电路的共模抑制能力与外回路电阻是 否匹配完全无关。（2）并联结构的电路能方 便地实现增益的调节。（3）电路具有完全对 称形式，有利于克服失调、漂移的影响。
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第三章 信号处理 第一级输出端存在共模误差的输出电压：
第七章 心脏治疗仪器与高频电刀
按照起搏器与患者心脏活动发出的P波与R
波的关系分类有两种：
(1)非同步型(固定型)——起搏脉冲与P波、 R
波无关。
(2)同步型起搏器——分为P波同步、R波同步。
3.按起搏电极分类 (1) 单极型：
阴极→起搏导管(或导线)→静脉或开胸
→右Hale Waihona Puke 室(或右心房)，阳极(无关电极)→腹部
大多数哺乳动物动物神经肌肉组织产生刺 激兴奋的最佳频率都是在100Hz左右。
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第七章 心脏治疗仪器与高频电刀
一、刺激方式与效应 (一)电刺激的类型
脉冲发生器——产生使神经去极化 的脉冲序列；
电 刺 激 导联线——把脉冲传输到刺激部位； 系 统
电极——把脉冲安全、有效地传输 到可兴奋组织。
现代医学电子仪器原理与设计
《现代医用电子仪器原理与维修》一书出版发行
Ｓｇａ ｒｃｓｏ 【】， ｉｈＩ Ｅ ｙ ｏｉｍ ｉｉｆｒ ｔ ｓ ｎ ｉ ｌ ｏｅｓｒＣ ，Ｆｆ ＥＳｍｐｓｕ ＯｎＢｏｎｏｍａｉ ｄ ｎ Ｐ ｔ Ｅ ｃａ
Ｂｉｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ，Ｍｉ ｎ ａ ｏ ｉ ，ＭＮ ，ＵＳ ｏ ｎ ｉ ｅ ｒｎｇ ｎ ｅｐ ｌ ｓ Ａ：Ｉ ＥＥＥ Ｃｏ ｕ ｅ ｏ ｉ ｔ ｍｐ ｔ ｒＳ ｃｅ ｙ ２ ０ ３１ ３１ ０ ５： ６ － ６．
由 于论 文 篇 幅所 限 ， 其他 模 块 软 件 这 里 就 不 再 赘 述 了 。
４ 结论
Ｖ ｒｉ ． Ｅ ／ Ｌ． ２ ０ — ９－ ５ 【０ ７ １ ｏ 】 ｔ ：ｗ ｗ． ｅｓｏ １ ｎ ３【 ＢＯ Ｉ（０ ７ ０ １ ） ２ ０ —１ Ｉ ．ｈｔ ｌ ｗ ８ ｐｌ
Ｃ ｐ Ｓ・ｏ ・ ｙ ｒ Ｓｃ ｒ ｅ ｎ
部 中断 连接 一 个 中 断 源 的 方 法 ． 是 按 钮 的 数 量 和 系 统 的功 但 能 就 会 受 到 限 制 。 置 多 个 按 钮 可 以 通 过 多个 外 部 中 断 源共 设
【】 Ｃ ｉ－ ａ ｇＨ ｉｈ ｏｔｒｆ ｏ ｏ ｐｅ ｉ ｅｉ ｓ ｇＭｉｅ ４ ｈｎ Ｔ ｎ ｓ ．Ａ Ｈ ｌ ｗＣ ｍ ｌｘｔ Ｄ ｓ ｎＵ ｉ ｘｄ ｅ ｅｏＬ ｙ ｇ ｎ
用 一 个 外 部 中 断 的方 法 ． 体 是 通过 外 部 中 断 引 脚 配 合 使 用 具
Ｉ 口来 实 现 的 。菜 单 光 标 的移 动选 择 可 以 通 过 循 环 上 移 或 ， ０ 下 移 的方 式 实 现 。
【】 Ｃ ｐｅｓＳ ｍ ｃｎ ｕｔｒ Ｅ Ｕ Ｂ ｅｈ ｉａ ｅｅ ｎｅ Ｍａ ｕ ５ ｙ ｒｓ ｅ ｉｏ ｄ ｃｏ． Ｚ－ Ｓ Ｔ ｃ ｎｃｌＲ ｆｒ ｃ ｎ ａ ｅ ｌ
现代医学电子仪器原理和设计
大气压力在人体中分布是均匀的，当测量人体相 对压力值时，大气压力变化不会影响测量结果。 但是，当测量绝对压力时，大气压的变化就必须 考虑，即在测量过程中应随时标测当时的大气压。
重力效应较为复杂，如果忽略阻力和动力等因素 引起的血压下降，则血液两点之间的压差等于重 力位势之差，大约为ρgh，显然每点的压力会因体 位的变化而变化。
相互关系：1个标准大气压 = 760mmHg
7m 60 m g H h 1 .g 6 3 13 (k 0 /m g 3 )9 .8 (N /k)g 0 .7 (m 6 )
1 .0 1 1 5 (N 0 /m 2 )P 1k 0 P 1
1mmHg=0.133kPa
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
3
MP通常用以评价整个心血管系统的状况。
例如：整个心血管的阻力（SVR）便可用平均压 （MP），中心静脉压（CVP）和心排量（CO） 求得。 S V ( M R C P C V ) 8 O P 0 ( 5 2 ) 3. 左心室压
左心室压反映左心室的泵作用，心室压力曲线的 上升斜率反映了心室收缩初期的力度，作为心血 管系统的重要功能指标。舒张期末端压则代表了 在射血开始前对心室的灌注压力。
舒张压：心脏扩张时所达到的最低压力称 为舒张压，它使血液能回流到右心房。
脉压差：收缩压和舒张压的差称为脉压差， 它表示血压脉动量，一定程度上反映心脏 的收缩能力，是反映动脉系统特性的重要 指标。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
2. 平均压（MP）
平均压：是在整个心动周期动脉压一平均值，由 下式计算： MP D P S P D P (51 )
右心房可作为血压测量的参考点，该参考点 大致位于胸纵轴的中央处，具体位于胸腔左 右第四肋之间的空间、中央肋软骨节前，离 后背约10cm处。
重力效应较为复杂，如果忽略阻力和动力等因素 引起的血压下降，则血液两点之间的压差等于重 力位势之差，大约为ρgh，显然每点的压力会因体 位的变化而变化。
相互关系：1个标准大气压 = 760mmHg
7m 60 m g H h 1 .g 6 3 13 (k 0 /m g 3 )9 .8 (N /k)g 0 .7 (m 6 )
1 .0 1 1 5 (N 0 /m 2 )P 1k 0 P 1
1mmHg=0.133kPa
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
3
MP通常用以评价整个心血管系统的状况。
例如：整个心血管的阻力（SVR）便可用平均压 （MP），中心静脉压（CVP）和心排量（CO） 求得。 S V ( M R C P C V ) 8 O P 0 ( 5 2 ) 3. 左心室压
左心室压反映左心室的泵作用，心室压力曲线的 上升斜率反映了心室收缩初期的力度，作为心血 管系统的重要功能指标。舒张期末端压则代表了 在射血开始前对心室的灌注压力。
舒张压：心脏扩张时所达到的最低压力称 为舒张压，它使血液能回流到右心房。
脉压差：收缩压和舒张压的差称为脉压差， 它表示血压脉动量，一定程度上反映心脏 的收缩能力，是反映动脉系统特性的重要 指标。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
2. 平均压（MP）
平均压：是在整个心动周期动脉压一平均值，由 下式计算： MP D P S P D P (51 )
右心房可作为血压测量的参考点，该参考点 大致位于胸纵轴的中央处，具体位于胸腔左 右第四肋之间的空间、中央肋软骨节前，离 后背约10cm处。
现代医学电子仪器原理和设计
3、家庭和自我保健类仪器：随着医学模 式由“生物——技术”模式向“生物— —心理——社会——技术”模式转化， 家庭和自我保健类仪器会越来越受到重 视，主要包括：家庭/自我监护与诊断、 家庭/自我治疗和远程医疗； 产品有：血尿生化指标和药物浓度的家 用诊断测试仪器、血糖水平检测仪、家 用智能化器械来控制治疗和“训导”病 人、床边监护等用于家庭和社区的远程 医疗设备、“低技术操作”的高技术产 品。
掌握“三个基本知识”、培养“一个基本 能力”，即掌握医学电子类仪器的基本原
理、基本结构、基本电路；培养基本 应用能力（仪器分析、仪器设计、仪器维
护）
教学方法
课堂理论教学
验证性实验教学
设计性实验教学
三、主要参考书
1、余学飞，现代医学电子仪器原理与设计,华南理 工大学出版社，2007 2、John G.Webster,Medical Instrumentation Application and Design,Third edition,John Wiley & Sons,INC.1998 3、吴建刚，现代医用电子仪器原理与维修，电子工 业出版社，2005 4、邓亲恺，现代医学仪器原理与设计，科学出版社， 2004
（一）噪声特性 从人体拾取的生物信号不仅幅度微小， 而且频率也低。必须尽量采取各种抑制措 施，使噪声影响减至最小。一般来说， 限 制噪声比放大信号更有意义。
（二）个体差异与系统性 人体个体差异相当大，用医学仪器作检测 时，应从适应人体的差异性出发，要有相应的 测量手段。 人体又是一个复杂的系统，测定人体某部 分的机能状态时，必须考虑与之相关因素的影 响。要选择适当的检测方法，消除相互影响， 保持人体的系统性相对稳定。
现代医学电子仪器原理和设计
第十五页，共48页。
典型参数
幅度范围
频率范围
心 电 （ ECG ） 0.01~5mV 脑 电 （ EEG ） 2~200μV
0.05~100Hz 0.1~100Hz
肌电（EMG） 0.02~5mV
胃电（EGG） 0.01~1mV
心 音 （ PCG ）
血流（主动 脉）
输出量
1~300mL/s 4~25L/min
第三十四页，共48页。
作用对象
信号因素
有有有有有有 有有有有有有有有有有 有有有有 有有有有有有有 有有有有有有有有有
环境因素 医学因素 经济因素 时代因素
有有有有有有有 有有有有有有有有有 有有有有有有有 有有有有有 有有有有 有有有有有有有
有有有有有有有有有 有有有有有有有有 有有有有有 有有有有 有有有有有有 有有有有有
第三页，共48页。
常见的现代医学仪器
医用X线诊断装置
计算机断层成像系统(CT)
磁共振成像系统 (MRI)
核医学诊断仪器及设备 （ECT、PET）
超声设备
放射治疗装置 （钴60、X-刀、γ-刀）
医用光学仪器 （医用内窥镜等） 生理量测量仪器 （ECG、EMG、EEG、IBP、NIBP、
第二十页，共48页。
（二）精密度(Precision) 精密度是指仪器对测量结果区分程度的一种 度量。表示从所选定的已知数据中可能分辨 的数值。
第二十一页，共48页。
（三）输入阻抗(Input impedence)
通常称外加输入变量（如电压、力、压强等） 与相应应变量（如电流、速度、流量等）之比 为仪器的输入阻抗。
2.生物信息的处理
为了从检测到的信号中获得更多的有用信息， 同时使信息的特征更明确、更准确、更直观
典型参数
幅度范围
频率范围
心 电 （ ECG ） 0.01~5mV 脑 电 （ EEG ） 2~200μV
0.05~100Hz 0.1~100Hz
肌电（EMG） 0.02~5mV
胃电（EGG） 0.01~1mV
心 音 （ PCG ）
血流（主动 脉）
输出量
1~300mL/s 4~25L/min
第三十四页，共48页。
作用对象
信号因素
有有有有有有 有有有有有有有有有有 有有有有 有有有有有有有 有有有有有有有有有
环境因素 医学因素 经济因素 时代因素
有有有有有有有 有有有有有有有有有 有有有有有有有 有有有有有 有有有有 有有有有有有有
有有有有有有有有有 有有有有有有有有 有有有有有 有有有有 有有有有有有 有有有有有
第三页，共48页。
常见的现代医学仪器
医用X线诊断装置
计算机断层成像系统(CT)
磁共振成像系统 (MRI)
核医学诊断仪器及设备 （ECT、PET）
超声设备
放射治疗装置 （钴60、X-刀、γ-刀）
医用光学仪器 （医用内窥镜等） 生理量测量仪器 （ECG、EMG、EEG、IBP、NIBP、
第二十页，共48页。
（二）精密度(Precision) 精密度是指仪器对测量结果区分程度的一种 度量。表示从所选定的已知数据中可能分辨 的数值。
第二十一页，共48页。
（三）输入阻抗(Input impedence)
通常称外加输入变量（如电压、力、压强等） 与相应应变量（如电流、速度、流量等）之比 为仪器的输入阻抗。
2.生物信息的处理
为了从检测到的信号中获得更多的有用信息， 同时使信息的特征更明确、更准确、更直观
现代医学电子仪器原理与设计8
微电击的安全极限一般是10μA。因此， 凡是直接用于有可能通过心脏电流的医用电 子仪器，其漏电流绝对不能超过10μA，否则 就会造成危险。这类仪器必须定期检测漏电 流。
10
二、影响电击的因素 1.电流的影响
11
二、影响电击的因素 最小感知电流：是指当电流从零增加到刚刚开
始有刺激感时的电流。 人体的电击损伤正比于(I/A)2t。式中，I 为通过接触面的电流；A为接触区的表面积； t为电流作用时间。由此可看出，电流对人体 的损伤程度与电流密度的平方和通电时间成 正比。
一、电击的种类 电击：是指超过一定数值的电流通过人体而引
起的各种电伤害，如心室纤颤、心肌收 缩及皮肤烧伤等。
宏电击（强电击） 电击
微电击 (一)宏电击
当电流从人体外经皮肤流进人体内，然后 再流出体外，使人体受到的电击称为宏电击。
9
一、电击的种类 (二)微电击
进入人体内在心脏内部所加的电流所引起 的电击叫做微电击。
源，相线之间为380V交流电源，使用时中线 接地，负载分别另行接地。
39
一、医院配电方式
2.兼用方式
40
一、医院配电方式
41
一、医院配电方式 3保护接地方式
42
二、安全接地 医用电子仪器系统中的接地线分为两类：
一类是安全接地，也称为保护接地；一类是 工作接地，即对信号电压设立基准电位。保 护接地地线必须是大地电位，而工作地线的 设计可以是大地，也可以不是。
1.(一)漏电电流的测试
漏电流：指的是通过仪器的绝缘物与仪器功能 无关的电流。一般有接地漏电流、机壳漏电流 和患者漏电流三种。 接地漏电流：从电源的一次侧回路通过绝缘物
流入仪器安全地线的电流。
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10
二、影响电击的因素 1.电流的影响
11
二、影响电击的因素 最小感知电流：是指当电流从零增加到刚刚开
始有刺激感时的电流。 人体的电击损伤正比于(I/A)2t。式中，I 为通过接触面的电流；A为接触区的表面积； t为电流作用时间。由此可看出，电流对人体 的损伤程度与电流密度的平方和通电时间成 正比。
一、电击的种类 电击：是指超过一定数值的电流通过人体而引
起的各种电伤害，如心室纤颤、心肌收 缩及皮肤烧伤等。
宏电击（强电击） 电击
微电击 (一)宏电击
当电流从人体外经皮肤流进人体内，然后 再流出体外，使人体受到的电击称为宏电击。
9
一、电击的种类 (二)微电击
进入人体内在心脏内部所加的电流所引起 的电击叫做微电击。
源，相线之间为380V交流电源，使用时中线 接地，负载分别另行接地。
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一、医院配电方式
2.兼用方式
40
一、医院配电方式
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一、医院配电方式 3保护接地方式
42
二、安全接地 医用电子仪器系统中的接地线分为两类：
一类是安全接地，也称为保护接地；一类是 工作接地，即对信号电压设立基准电位。保 护接地地线必须是大地电位，而工作地线的 设计可以是大地，也可以不是。
1.(一)漏电电流的测试
漏电流：指的是通过仪器的绝缘物与仪器功能 无关的电流。一般有接地漏电流、机壳漏电流 和患者漏电流三种。 接地漏电流：从电源的一次侧回路通过绝缘物
流入仪器安全地线的电流。
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人体通人电流时，在细胞膜的两端会产生 电势差，当电势差达到一定值后，会使细胞膜 发生兴奋。
4
二、电流的生理效应
3.化学效应 人体组织中所有的细胞都浸没在淋巴液、
血液和其他体液中。人体通电后，上述组织液 中的离子将分别向异性电极移动，在电极处形 成新的物质。这些新形成的物质有好多是酸、 碱之类的腐蚀性物质，对皮肤有刺激和损伤作 用。
5.其他因素的影响
17
三、产生电击的因素 因素： 一是人与电源之间存在两个接触点，形成回路； 二是两点之间存在电位差； 三是电源的电压高至足以产生生理效应。 常见的电击效应有以下几种： (一)接地不良引起的电击
18
三、产生电击的因素
19
三、产生电击的因素
20
三、产生电击的因素
(二)皮肤电阻减小 当人体与带电体接触时，皮肤电阻能限制
直流电的化学效应除了电解作用外还有电 泳和电渗现象，这些现象可能改变局部代谢过 程，也可能引起渗透压的变化。
5
三、人体的导电特性
6
三、人体的导电特性 结论：流经人体电流的大小主要取决于皮肤阻 抗的大小，而皮肤阻抗（Zi）又与电流频率、 皮肤条件和接触条件有关。
7
三、人体的导电特性
8第Biblioteka 节 电击一、电击的种类 电击：是指超过一定数值的电流通过人体而引
起的各种电伤害，如心室纤颤、心肌收 缩及皮肤烧伤等。 电击 宏电击（强电击）
微电击 (一)宏电击
当电流从人体外经皮肤流进人体内，然后 再流出体外，使人体受到的电击称为宏电击。
9
一、电击的种类 (二)微电击
进入人体内在心脏内部所加的电流所引起 的电击叫做微电击。
电流而不是电压。
电流通过人体时，主要以热效应、刺激效 应和化学效应三种方式影响人体组织。
3
二、电流的生理效应
1.热效应
热效应(又称为组织的电阻性发热):当电流通过 人体组织时会产生热量，使组织温度升高，严 重时就会烧伤组织。 低频电与直流电的热效应主要是电阻损耗。 高频电除了电阻损耗外，还有介质损耗。 2.刺激效应
二、影响电击的因素
当频率高于1 MHz时，刺激效应完全消失。 低于50Hz的低频电流刺激效应也减弱。 刺激效应最强的是50～60Hz的交流电，对 人体电击伤害程度最严重。 4.电流途径的影响 电流通过人体的途径也是造成伤害程度的 一个重要因素。如果电流途径中有大脑、心脏 等重要器官，则危害性最大。
微电击的安全极限一般是10μA。因此， 凡是直接用于有可能通过心脏电流的医用电 子仪器，其漏电流绝对不能超过10μA，否则 就会造成危险。这类仪器必须定期检测漏电 流。
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二、影响电击的因素 1.电流的影响
11
二、影响电击的因素 最小感知电流：是指当电流从零增加到刚刚开
始有刺激感时的电流。 人体的电击损伤正比于(I/A)2t。式中，I 为通过接触面的电流；A为接触区的表面积； t为电流作用时间。由此可看出，电流对人体 的损伤程度与电流密度的平方和通电时间成 正比。
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二、影响电击的因素
⑶呼吸麻痹、疼痛和疲劳。较大的电流会引起 呼吸肌的不随意收缩，严重的会引起窒息，肌 肉的不随意强直性收缩和剧烈的神经兴奋会引 起疼痛和疲劳。
⑷ 心室纤颤。心脏肌肉组织失去同步称为心室 纤颤，它是电击死亡的主要原因。一般人的心 室纤颤电流阈值为75～400mA。
⑸ 持续心肌收缩。当体外刺激电流大到1～6A 时，整个心脏肌肉收缩，但电流去掉后，心脏 仍能产生正常的节律。
电气安全：把意外电击的危险降低到尽可能 小的程度。
对于医用电子仪器在临床上的应用而言， 安全指的是应用过程中确保对患者和医护人员 不造成危害，即保证人员的安全。另外，广义 而言，医用电子仪器的电气安全还应包括仪器 本身的安全。
2
二、电流的生理效应
人体的体液是包含有多种离子的液体构成 的，是一种比较复杂的特殊电解质，因此人体 本身就是一个良好的导体，当人体成为电路的 一部分时，就有电流通过人体，从而引起生理 效应。 注意：引起生理效应和人体损伤的直接因素是
22
三、产生电击的因素
23
三、产生电击的因素 (四)心脏有导电通路
24
三、产生电击的因素
25
三、产生电击的因素
26
四、预防电击的措施
防止电击的基本方法主要有两种：一是 将病人与所有接地物体和所有电源绝缘；二 是把病人所能接触到的导电部分表面都保持 在同一电位。 (一)基础绝缘
把医用电子仪器的电路部分进行绝缘：通 常采用金属和绝缘外壳将整个仪器覆盖起来， 使人接触不到。
15
二、影响电击的因素
⑹ 烧伤和身体的损伤。过大的电流会由于皮肤 的电阻性发热而烧伤组织，或强迫肌肉收缩， 使肌肉附着从骨上离开。
2.电压的影响 当人体阻抗一定时，通过人体的电流与电
压成正比。 3.频率的影响
电流的生理效应随刺激电流频率而异。
在100Hz以上时，刺激效应随着电流频率 增加而减弱。
16
流过身体的电流。因此任何减小皮肤电阻的诊 疗措施，都会增加人体的电流，以致使病人更 容易受到电击。 (三)泄漏电流
泄漏电流主要由电容性的位移电流和电阻 性的传导电流组成。电容性泄漏电流的形成是 由于两根电源线间或电源线与金属外壳间存在 分布电容，电线越长，分布电容就越大。
21
三、产生电击的因素 电阻性泄漏电流的形成是由于电源线或变 压器一次侧与金属外壳间存在的绝缘电阻造成 的。
12
二、影响电击的因素
13
二、影响电击的因素
⑴ 感觉阈。感觉阈是人所能感受到的最小电 流。但该值因人而异，并且随测试的不同而 不同，一般认为感觉阈在0.5～1mA范围内。 ⑵ 脱开电流。脱开电流的定义是人体通电后， 肌肉能任意缩回的最大电流。当通过人体的电 流大于脱开电流时，被害者的肌肉就不能随意 缩回，特别是手掌部位触及电路时形成所谓 “粘结”，受害者就会丧失自卫能力而继续受 到电击，直至死亡。
第八章 医用电子仪器的电气安全
医用电子仪器电气安全概述 电击 医用电子仪器的接地 医用电子仪器的安全指标及其测试 医用电子仪器的安全标准
22.12.2019
1
第一节 医用电子仪器电气安全概述
一、医用电子仪器电气安全的概念
在工程学上没有“不发生危险”的可能， 应当说安全是指“发生危险的概率尽可能小”。
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二、电流的生理效应
3.化学效应 人体组织中所有的细胞都浸没在淋巴液、
血液和其他体液中。人体通电后，上述组织液 中的离子将分别向异性电极移动，在电极处形 成新的物质。这些新形成的物质有好多是酸、 碱之类的腐蚀性物质，对皮肤有刺激和损伤作 用。
5.其他因素的影响
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三、产生电击的因素 因素： 一是人与电源之间存在两个接触点，形成回路； 二是两点之间存在电位差； 三是电源的电压高至足以产生生理效应。 常见的电击效应有以下几种： (一)接地不良引起的电击
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三、产生电击的因素
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三、产生电击的因素
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三、产生电击的因素
(二)皮肤电阻减小 当人体与带电体接触时，皮肤电阻能限制
直流电的化学效应除了电解作用外还有电 泳和电渗现象，这些现象可能改变局部代谢过 程，也可能引起渗透压的变化。
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三、人体的导电特性
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三、人体的导电特性 结论：流经人体电流的大小主要取决于皮肤阻 抗的大小，而皮肤阻抗（Zi）又与电流频率、 皮肤条件和接触条件有关。
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三、人体的导电特性
8第Biblioteka 节 电击一、电击的种类 电击：是指超过一定数值的电流通过人体而引
起的各种电伤害，如心室纤颤、心肌收 缩及皮肤烧伤等。 电击 宏电击（强电击）
微电击 (一)宏电击
当电流从人体外经皮肤流进人体内，然后 再流出体外，使人体受到的电击称为宏电击。
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一、电击的种类 (二)微电击
进入人体内在心脏内部所加的电流所引起 的电击叫做微电击。
电流而不是电压。
电流通过人体时，主要以热效应、刺激效 应和化学效应三种方式影响人体组织。
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二、电流的生理效应
1.热效应
热效应(又称为组织的电阻性发热):当电流通过 人体组织时会产生热量，使组织温度升高，严 重时就会烧伤组织。 低频电与直流电的热效应主要是电阻损耗。 高频电除了电阻损耗外，还有介质损耗。 2.刺激效应
二、影响电击的因素
当频率高于1 MHz时，刺激效应完全消失。 低于50Hz的低频电流刺激效应也减弱。 刺激效应最强的是50～60Hz的交流电，对 人体电击伤害程度最严重。 4.电流途径的影响 电流通过人体的途径也是造成伤害程度的 一个重要因素。如果电流途径中有大脑、心脏 等重要器官，则危害性最大。
微电击的安全极限一般是10μA。因此， 凡是直接用于有可能通过心脏电流的医用电 子仪器，其漏电流绝对不能超过10μA，否则 就会造成危险。这类仪器必须定期检测漏电 流。
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二、影响电击的因素 1.电流的影响
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二、影响电击的因素 最小感知电流：是指当电流从零增加到刚刚开
始有刺激感时的电流。 人体的电击损伤正比于(I/A)2t。式中，I 为通过接触面的电流；A为接触区的表面积； t为电流作用时间。由此可看出，电流对人体 的损伤程度与电流密度的平方和通电时间成 正比。
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二、影响电击的因素
⑶呼吸麻痹、疼痛和疲劳。较大的电流会引起 呼吸肌的不随意收缩，严重的会引起窒息，肌 肉的不随意强直性收缩和剧烈的神经兴奋会引 起疼痛和疲劳。
⑷ 心室纤颤。心脏肌肉组织失去同步称为心室 纤颤，它是电击死亡的主要原因。一般人的心 室纤颤电流阈值为75～400mA。
⑸ 持续心肌收缩。当体外刺激电流大到1～6A 时，整个心脏肌肉收缩，但电流去掉后，心脏 仍能产生正常的节律。
电气安全：把意外电击的危险降低到尽可能 小的程度。
对于医用电子仪器在临床上的应用而言， 安全指的是应用过程中确保对患者和医护人员 不造成危害，即保证人员的安全。另外，广义 而言，医用电子仪器的电气安全还应包括仪器 本身的安全。
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二、电流的生理效应
人体的体液是包含有多种离子的液体构成 的，是一种比较复杂的特殊电解质，因此人体 本身就是一个良好的导体，当人体成为电路的 一部分时，就有电流通过人体，从而引起生理 效应。 注意：引起生理效应和人体损伤的直接因素是
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三、产生电击的因素
23
三、产生电击的因素 (四)心脏有导电通路
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三、产生电击的因素
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三、产生电击的因素
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四、预防电击的措施
防止电击的基本方法主要有两种：一是 将病人与所有接地物体和所有电源绝缘；二 是把病人所能接触到的导电部分表面都保持 在同一电位。 (一)基础绝缘
把医用电子仪器的电路部分进行绝缘：通 常采用金属和绝缘外壳将整个仪器覆盖起来， 使人接触不到。
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二、影响电击的因素
⑹ 烧伤和身体的损伤。过大的电流会由于皮肤 的电阻性发热而烧伤组织，或强迫肌肉收缩， 使肌肉附着从骨上离开。
2.电压的影响 当人体阻抗一定时，通过人体的电流与电
压成正比。 3.频率的影响
电流的生理效应随刺激电流频率而异。
在100Hz以上时，刺激效应随着电流频率 增加而减弱。
16
流过身体的电流。因此任何减小皮肤电阻的诊 疗措施，都会增加人体的电流，以致使病人更 容易受到电击。 (三)泄漏电流
泄漏电流主要由电容性的位移电流和电阻 性的传导电流组成。电容性泄漏电流的形成是 由于两根电源线间或电源线与金属外壳间存在 分布电容，电线越长，分布电容就越大。
21
三、产生电击的因素 电阻性泄漏电流的形成是由于电源线或变 压器一次侧与金属外壳间存在的绝缘电阻造成 的。
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二、影响电击的因素
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二、影响电击的因素
⑴ 感觉阈。感觉阈是人所能感受到的最小电 流。但该值因人而异，并且随测试的不同而 不同，一般认为感觉阈在0.5～1mA范围内。 ⑵ 脱开电流。脱开电流的定义是人体通电后， 肌肉能任意缩回的最大电流。当通过人体的电 流大于脱开电流时，被害者的肌肉就不能随意 缩回，特别是手掌部位触及电路时形成所谓 “粘结”，受害者就会丧失自卫能力而继续受 到电击，直至死亡。
第八章 医用电子仪器的电气安全
医用电子仪器电气安全概述 电击 医用电子仪器的接地 医用电子仪器的安全指标及其测试 医用电子仪器的安全标准
22.12.2019
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第一节 医用电子仪器电气安全概述
一、医用电子仪器电气安全的概念
在工程学上没有“不发生危险”的可能， 应当说安全是指“发生危险的概率尽可能小”。