3.2 医用电子仪器原理
医学电子仪器原理与设计教学设计
医学电子仪器原理与设计教学设计一、教学目标本课程旨在帮助学生掌握医学电子仪器的基本原理、常见电路设计及其应用,使学生能够独立设计、组装和调试医学电子仪器,为以后的医学仪器研究和应用打下基础。
二、教学内容1.医学电子仪器的基本原理–仪器的结构和组成–电子元器件和电路基础知识–传感器原理及其应用2.医学电子仪器的常见电路设计–放大电路设计–滤波电路设计–转换电路设计3.医学电子仪器的应用与实践–血压计、心电图仪、磁共振成像仪等常见医学电子仪器的使用和原理–独立设计、组装和调试医学电子仪器三、教学方法1.课堂讲授与互动–讲解医学电子仪器的原理、电路和应用–多媒体课件展示电子仪器的使用和实践–答疑解惑,加深理解2.设计与实验–安排实验环节,让学生独立设计、组装和调试医学电子仪器–指导学生进行实验操作,巩固所学知识3.作业与考试–课后安排作业,让学生巩固所学知识–安排考试环节,测试学生对课程知识的掌握情况四、教学评估本课程分为理论和实践两个部分,其中理论部分占课程总分的60%,实践部分占40%。
具体评估方式如下:1.理论–期中考试(30%)–期末考试(30%)2.实践–实验成果报告(20%)–实验操作技能(10%)五、参考教材1.《医学电子仪器》(第三版)王大庆等编著北京:人民卫生出版社,2018年2.《医学电子仪器》陈健主编北京:清华大学出版社,2017年3.《电路基础入门》刘伯麟等编著北京:电子科技大学出版社,2019年六、教学计划课时内容1-2 医学电子仪器的基本原理3-5 医学电子仪器的常见电路设计(放大电路)6-8 医学电子仪器的常见电路设计(滤波电路)9-11 医学电子仪器的常见电路设计(转换电路)12-14 医学电子仪器的应用与实践15-16 课程总结与回顾七、教学设施1.讲课用投影仪和电脑2.实验室仪器设备(如放大器、滤波器等)3.工具箱及电子元器件(如电容器、电阻器等)4.学生用计算机和电路仿真软件(如Multisim等)八、教学效果评估根据学生的评教意见及成绩,本课程的教学效果良好。
电子医疗设备工作原理
电子医疗设备工作原理电子医疗设备,是近年来医疗行业中迅速发展起来的一项技术。
通过电子医疗设备,医生可以更加准确地进行诊断和治疗,这对于患者来说无疑是利好消息。
那么,电子医疗设备是如何工作的呢?本文将从不同角度介绍电子医疗设备的工作原理。
一、电子医疗设备的分类电子医疗设备按照其功能和用途的不同,可以分为多种类型,比如医用X射线机、超声波仪、心电图机等。
每种设备都有其独特的工作原理。
二、电子医疗设备的成像原理在医学影像学中,电子医疗设备起到了至关重要的作用。
其中,医用X射线机是常见的成像设备之一。
它的工作原理是利用X射线通过患者体内组织的吸收率不同,产生的密度差异来显示人体内部结构。
超声波仪则是利用超声波的特性进行成像。
当超声波通过人体组织时,会受到不同组织的反射、吸收和传播的影响。
通过检测回波的时间和强度,就可以形成图像。
三、电子医疗设备的实时监测原理除了成像功能外,电子医疗设备还可以用于实时监测患者的生理参数。
例如,心电图机能够通过电极接触患者的皮肤,测量患者的心电信号,并通过放大、滤波等技术,将心电信号转化成曲线状图形。
类似地,血压监测设备通过感应袖带内动脉的压力变化,得出患者的血压数值。
这些设备通过传感器将生理信号转化成电信号,再通过内部电路进行处理和显示。
四、电子医疗设备的治疗原理除了诊断和监测作用外,电子医疗设备还可以用于治疗患者疾病。
其中,常见的应用有医用激光、电疗设备等。
医用激光利用高能激光束对患者进行照射,达到杀死病变组织或促进伤口愈合的效果。
电疗设备则利用电流对患者进行治疗,可以缓解疼痛、恢复肌肉功能等。
五、电子医疗设备的数据处理原理电子医疗设备一般都会产生大量的数据,如何对这些数据进行处理和分析也是一个重要的环节。
例如,心脏监护仪会不断记录患者的心电信号,并生成心电图。
这些数据可以通过软件进行分析,帮助医生判断患者的病情。
六、电子医疗设备的安全性和可靠性电子医疗设备在工作过程中,需要满足一定的安全性和可靠性要求,确保患者的生命安全。
电子脉冲治疗仪原理
电子脉冲治疗仪原理
电子脉冲治疗仪是一种利用电子脉冲技术进行治疗的医疗设备。
它通过输出特定的电子脉冲信号,通过传导介质(如电极、导线等)传递到人体的特定部位,从而产生治疗效果。
电子脉冲治疗仪的原理主要包括以下几个方面:
1. 电子脉冲信号的生成:电子脉冲治疗仪内部设有电子脉冲发生器,通过内部电路将直流电源转换为特定的脉冲信号。
这些脉冲信号可以有不同的参数设置,如频率、脉宽和幅度等,以适应不同的治疗需求。
2. 电脉冲信号的输出:治疗仪通过导线或电极将产生的电子脉冲信号传输到人体的特定部位。
通常情况下,治疗仪会配备不同种类的导电介质,如电极片或导线,以实现信号的输出。
3. 电脉冲信号对人体的作用:当电子脉冲信号传输到人体部位时,它会对人体产生一定的生理效应。
这种效应可能包括促进血液循环、改善细胞代谢、缓解疼痛、消肿等。
治疗仪可根据不同的治疗需求和病情,对电脉冲信号的参数进行调整,以达到最佳的治疗效果。
4. 安全性和控制:电子脉冲治疗仪设有一系列的安全措施,以确保治疗的有效性和安全性。
比如,治疗仪会有电源开关、治疗时间控制、电流输出限制等功能,以防止不必要的风险和误操作。
总体来说,电子脉冲治疗仪通过产生特定的电子脉冲信号,传输到人体的特定部位,以实现治疗的效果。
这种治疗方式在多种疾病和康复过程中具有辅助作用,并且该技术已经得到了广泛的应用和验证。
医疗器械工作原理科普
医疗器械工作原理科普医疗器械是医学技术的重要组成部分,也承担着诊断、治疗、康复和监测等任务。
其工作原理对于医疗器械的设计、制造和使用都具有重要意义。
本文将从医疗器械的工作原理科普展开,让我们一起了解医疗器械是如何运作的。
一、电子医疗器械的工作原理电子医疗器械是使用电子技术、传感器和控制系统等组件构成的医学仪器设备。
这类器械通常用于诊断、监测和治疗等方面。
下面我们以心电图机为例,介绍其工作原理。
心电图机通过电极将心肌电信号转化为电信号,经过放大和滤波等处理后,再由数据采集系统传输到计算机上进行分析和显示。
其工作原理包括以下几个步骤:1. 信号采集:心电图机通过电极将患者体表的心肌电信号采集下来。
这些电极会捕捉到心脏在不同阶段的电活动,从而形成心电图波形。
2. 信号放大:经过信号采集后,心电信号通常较弱,需要经过放大处理,增加信号的幅度,以便更好地进行分析。
3. 信号滤波:在信号放大之后,常常会受到干扰和噪声的影响,需要经过滤波处理,去除掉不需要的信号和噪声,以保证获得清晰的心电图波形。
4. 信号转换:经过放大和滤波之后,心电图机会将信号转换成数字信号,并通过数据采集系统传输给计算机,进行后续的处理和分析。
5. 数据分析和显示:计算机会对心电图波形进行分析,检测潜在的异常情况,并生成相关的报告和图像,以供医生进行诊断和治疗。
二、光学医疗器械的工作原理光学医疗器械通过使用光学原理,如光线的传播和折射等,对人体进行检查、治疗或手术操作。
常见的光学医疗器械包括显微镜、内窥镜和激光手术系统等。
下面以内窥镜为例,介绍其工作原理。
内窥镜是一种通过光学系统将影像传输到显示器上观察人体内部的器械。
其工作原理包括以下几个步骤:1. 光源照明:内窥镜中通常有一种光源,如纤维光源或LED灯,用于提供足够的光线照亮目标区域。
这样医生可以清晰地观察到人体内部组织的细节。
2. 光学系统:内窥镜的光学系统通常由物镜、目镜和光纤束等组成。
医用电子体温计介绍及工作原理
医用电子体温计介绍及工作原理具体来说,医用电子体温计主要包括以下几个组成部分:1.温度传感器:温度传感器是医用电子体温计的核心部件,通常使用热敏电阻作为传感元件。
热敏电阻具有随温度变化相应变化电阻值的特性,通过测量电阻值的变化来计算体温。
2.显示屏:医用电子体温计通常配有LCD显示屏,用于显示测量到的体温数值。
LCD显示屏通常具有较高的分辨率和良好的可视角度,使用户可以清晰地读取体温数值。
3.电路板:电路板是医用电子体温计的控制中心,包括温度传感器的接口电路、信号处理电路以及显示屏的驱动电路等。
电路板负责根据传感器测量到的电阻值来计算体温,并将结果显示在显示屏上。
4.电源和按钮:医用电子体温计通常使用电池作为电源,以提供电路板和显示屏的工作电力。
同时,医用电子体温计还配有按钮,用于开启和关闭仪器以及调节设置等操作。
1.准备:用户需要提前将电子体温计佩戴在腋下、口腔下舌根或直肠部位,以确保传感器与体温接触充分。
2.测量:用户打开电子体温计,将传感器的接触部位放置在相应的体温测量位置,并保持一定的接触时间(一般为几十秒)。
3.体温测量:传感器感应到体温变化产生的热量,并将变化转化为电阻值的变化。
电路板通过测量电阻值的变化来计算体温,并将结果显示在显示屏上。
4.结果显示:通过显示屏,用户可以直观地看到测量到的体温数值。
一些医用电子体温计还会配备声音提示或发光指示灯,用于提醒用户测量的完成或结果的合理范围。
1.精确度更高:医用电子体温计的传感器对体温变化更加敏感且响应更快,相比传统水银体温计,其测量结果更准确。
2.使用更安全:传统水银体温计由于含有有毒物质水银,破损或使用不当可能会造成中毒问题。
而医用电子体温计使用电子元件测量,不含有有害物质,相对更安全。
3.操作更便捷:医用电子体温计使用简单,用户只需将传感器接触到相应的部位,等待一段时间即可得到测量结果。
而传统水银体温计需要晃动和观察才能获取准确的读数。
电子治疗器的工作原理
电子治疗器的工作原理电子治疗器是一种利用电子学原理和生理学原理来治疗和改善人体健康的设备。
它主要利用了电疗学、生物电学、神经生理学等方面的知识,通过电流的刺激来疏通经络、排除疾病。
电子治疗器的工作原理相对比较复杂,需要我们从多个方面进行分析。
首先,电子治疗器的输出电流与频率可以调节,从而适应不同病症。
治疗器中运用了许多电子元件,例如晶体管、集成电路、电位器、电容等等,这些元件能够把电能转换成符合治疗要求的电压、电流、电磁场等。
治疗器发出的电流以脉冲形式或者交流形式出现,能够刺激体内的神经、肌肉和其他器官,以达到治疗和改善身体的效果。
同时,我们还能够控制治疗器的输出时间和功率,使治疗器的功效更加精确和有效。
其次,电子治疗器的治疗方法十分多样。
根据不同病症和治疗部位的不同,我们可以采用不同的电刺激方式和治疗模式。
例如,针灸治疗、按摩推拿、腹部针刺、神经痛治疗等等。
我们还可以对治疗器进行预设,使之运作于特定的治疗模式。
此外,电子治疗器的工作原理还和体内的生物电有关。
生物电是指人体内各种运动活动的产物,是刺激人体神经的一种重要方式。
我们的体内存在许多电荷较高的组织和细胞,例如心脏、肝脏、肌肉等等,它们恰好能够产生和传递电信号。
发病时,这些电信号就会出现异常,导致身体某一部位出现不适甚至疼痛。
通过治疗器的刺激,我们能够预先调整这些异常的电信号,缓解或者消除身体不适。
总之,电子治疗器的工作原理十分复杂,能够对人体内的电信息流进行干预和调整,从而达到治疗和改善身体的效果。
尽管治疗器的治疗效果因人而异,但是通过对治疗器的科学配置和操作,能够获得更好的康复效果。
医学电子仪器原理与技术
在本征半导体中掺入少量3价元素硼 (或铝、镓、铟),可使空穴的数量 剧增。在这种半导体中,空穴是多数 载流子,自由电子为少数载流子,它 主要依靠带正电的空穴导电,所以叫 空穴型半导体,或P(Positive)型半 导体。
•医学电子仪器原理Байду номын сангаас技术
单一的N型或P型半导体只能起电阻 作用。但若将这两种半导体以某种方式 结合在一起,构成PN结,就可使半导体 的导电性能受到控制,这样才能制成各 种具有不同特性的半导体器件。
•医学电子仪器原理与技术
二极管导通与截止的判断
要判断二极管导通与截 止,主要看二极管是处 于正向偏置,还是反向 偏置。可先将二极管除 去,分别计算管子两极A 点与B点电位,计算结果 如 是 VA>VB, 则 二 极 管 导 通 ; 如 果 VA<VB, 则 二极管截止。图中二极 管2AP1截止。
•医学电子仪器原理与技术
•医学电子仪器原理与技术
1. 二极管的伏安特性
图1.2 二极管伏安特性曲线
(1)正向特性
死区电压 正向导通压降UF 正向导通区
(2)反向特性
反向截止区 反向击穿 反向击穿电压
•医学电子仪器原理与技术
2. 二极管的应用
二极管的应用范围很广,利用其单向导电 性,可组成整流、检波、限幅、钳位等电路。 还可用它构成其他元件或电路的保护电路,以 及在脉冲与数字电路中作为开关元件等。在作 电路分析时,一般可将二极管视为理想元件, 即认为其正向电阻为零,正向导通时为短路特 性,正向压降忽略不计。反向电阻为无穷大, 反向截止时为开路特性,反向漏电流忽略不计。
监护仪器(床旁、中心监护、手术监护) 临床检验分析仪器 (血气、生化分析仪) 生理功能辅助仪器 (呼吸机、麻醉机) 医用超声仪器
医用电子监护仪的工作原理和参数监控
医用电子监护仪的工作原理和参数监控医用电子监护仪是一种重要的医疗设备,广泛应用于医院的各个部门,用于监测患者的生理指标和身体状况。
本文将介绍医用电子监护仪的工作原理和参数监控。
一、医用电子监护仪的工作原理医用电子监护仪通过传感器实时监测患者的生理参数,如心率、呼吸、体温、血压等。
传感器将感测到的信号转化为电信号,并传输给监护仪进行处理和显示。
下面分别介绍各类参数的监测原理。
1. 心率监测心率监测通常使用心电图传感器,通过检测心电图信号的变化来计算心率。
心电图传感器通常有多个电极,贴在患者胸部的特定位置。
当心脏收缩和舒张时,会产生相应的电信号,通过监护仪解析并计算得到心率数值。
2. 呼吸监测呼吸监测可以使用胸带式呼吸传感器或指夹式呼吸传感器。
胸带式呼吸传感器通过监测胸部的运动来判断呼吸频率和呼吸深度。
指夹式呼吸传感器则通过监测患者的指尖血氧饱和度的变化来推测呼吸频率。
3. 体温监测体温监测可以使用贴在患者皮肤表面的温度传感器。
温度传感器将感测到的体温变化转化为电信号,传输给监护仪进行解析和显示。
4. 血压监测血压监测可分为无创式和有创式两种方式。
无创式血压监测通常采用充气式血压计,通过感应压力变化来测量收缩压和舒张压。
有创式血压监测则需要将压力传感器插入患者动脉内来直接测量血压。
二、参数监控医用电子监护仪不仅可以实时监测患者的生理参数,还可以设定不同的报警阈值,当某个参数超出设定的范围时,监护仪会及时发出警报。
参数监控功能对于患者的安全和护理非常重要。
例如,当患者的心率过快或过慢时,监护仪会发出警报以提醒医护人员注意,并及时采取必要的干预措施。
同样,当患者的体温超过正常范围时,监护仪也会发出警报,以确保患者的身体状况得到及时处理。
此外,监护仪还可以将监测到的数据记录下来,形成趋势图和报告。
这些数据对于医护人员评估患者的病情和疗效具有重要意义,有助于指导医疗决策。
总结医用电子监护仪是一种重要的医疗设备,能够实时监测患者的生理参数以及身体状况。
现代医学电子仪器原理和设计
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和设计医学知识
资料仅供参考,不当之处,请联系改正。
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。
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。
资料仅供参考,不当之处,请联系改正。
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”。
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、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。
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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
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。
电子行业医学电子仪器与设计
电子行业医学电子仪器与设计1. 介绍医学电子仪器是现代医疗领域不可或缺的一部分。
它们在医疗诊断、治疗和监测中起着重要的作用。
电子行业在医疗设备的设计和生产中起着关键的角色。
本文将介绍医学电子仪器的基本原理、常见的应用以及设计过程中需要考虑的关键因素。
2. 医学电子仪器的基本原理医学电子仪器是通过电子技术来测量、记录和处理生物信号。
它们通常包括传感器、信号放大器、滤波器、模数转换器、数字处理器和显示器等组件。
医学电子仪器的基本原理如下:•传感器:传感器负责将生物信号转换为电信号。
常见的生物信号包括心电图、血压、体温等。
传感器的选择和优化对仪器的性能至关重要。
•信号放大器:信号放大器负责放大传感器输出的弱电信号,以便后续处理。
放大器需要具备高增益、低噪声和宽频带的特性。
•滤波器:滤波器用于去除信号中的噪声和干扰,以保证测量结果的准确性。
滤波器可以选择不同的类型,如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。
•模数转换器:模数转换器将模拟信号转换为数字信号,以便用数字处理器进行处理和存储。
模数转换器需要具备高精度和高速度的特性。
•数字处理器:数字处理器负责对数字信号进行处理、分析和显示。
它可以执行各种算法和功能,如滤波、频谱分析和数据存储。
•显示器:显示器用于将处理后的信号以可视化的形式显示给医生或患者。
常见的显示器有液晶显示器和LED显示器。
3. 医学电子仪器的应用医学电子仪器在医疗领域有广泛的应用。
以下是一些常见的医学电子仪器和其应用:•心电图仪:用于记录和显示心电图信号,用于心脏疾病的诊断和监测。
•血压计:用于测量血压值,用于高血压和低血压的诊断和监测。
•体温计:用于测量身体温度,用于发热和低温的监测。
•呼吸机:用于辅助呼吸,用于呼吸系统疾病的治疗和监测。
•骨密度仪:用于测量骨密度,用于骨质疏松症的诊断和监测。
•脑电图仪:用于记录和显示脑电图信号,用于癫痫和脑卒中等脑部疾病的诊断和监测。
4. 医学电子仪器设计的关键因素在设计医学电子仪器时,有几个关键因素需要考虑:•安全性:医学电子仪器需要符合严格的安全标准,以确保患者和医护人员的安全。
医学电子仪器原理与技术课件
心电监护仪的应用场景包括手术室、重症监护室、急诊室 等,用于实时监测患者的心电情况,及时发现异常并采取 相应措施。
心电监护仪的优点包括操作简便、实时性强、可长时间连 续监测等,但也存在一些局限性,如易受干扰、不能完全 替代心电图机等。
介绍医学电子仪器中使用的各种算法,如 信号处理算法、控制算法等。
软件开发工具
软件测试与验证
阐述在医学电子仪器软件开发中使用的工 具和技术,如集成开发环境(IDE)、版本 控制系统等。
说明如何对医学电子仪器的软件进行测试 和验证,以确保其功能和性能。
医学电子仪器的系统集成与测试
系统集成
描述如何将医学电子仪器的硬件和软件 进行集成,形成一个完整的系统。
总线技术
采用标准化的总线技术,如USB、CAN等,实现模块 之间的通信。
集成测试
在仪器制造过程中,需要进行严格的集成测试,确保 各个模块之间的兼容性和稳定性。
03
医学电子仪器的技术
医学电子仪器的信号检测技术
信号检测技术
医学电子仪器通过特定的传感器将生理信号 转换为电信号,以便进行后续处理和分析。
THANKS
感谢观看
超声成像仪的应用实例
超声成像仪是一种利用超声波回声成 像的医学电子仪器,可以无创地观察 人体内部结构,广泛应用于妇科、产 科、心血管等领域。
超声成像仪的优点包括无创、无痛、 无辐射等,但也存在一些局限性,如 对气体和骨骼的穿透能力较弱、分辨 率较低等。
超声成像仪的应用场景包括产前检查 、妇科疾病诊断、心脏疾病评估等, 能够提供高清晰度的图像,帮助医生 准确判断病情。
多参数监护仪的结构原理
多参数监护仪的结构原理随着现代医疗技术和相关学科的不断发展,医用多参数监护仪已经成为医用电子仪器中不可缺少的一大类仪器,在医院中起着越来越重要的作用。
它通过24小时对病人心电、心率、血压、体温、呼吸及血氧饱和度等生理参数的监测、分析和记录,同时与标准值进行比较,在病人的生理机能指标超出某一数值时发出警报,提醒医护人员及时进行抢救。
目前,根据临床护理对象的需要在科室和病房内分别装备各种专用监护系统,如手术中(后)自动监护系统、外伤护理病房自动监护系统、CCU系统、分娩室自动监护系统、ICU系统、新生儿和早产儿自动监护系统等,监护仪器的使用大大降低危重病人的死亡率。
由于监护仪使用范围广,工作时间长,所以在医院也是属于频繁检修的设备。
本文介绍了多参数监护仪的结构原理、常见故障以及日常维护。
1 结构与原理1.1 信号检测部分包括各种传感器和电极,有些还包括遥测技术以获得各种生理参数,传感器是整个监护系统的基础,有关病人生理状态的所有信息都是通过传感器获得,传感器有测心率、心电、呼吸、体温、无创血压、脉压、血氧饱和度等各类(见图1)。
1.2 信号的模拟、数字处理部分将传感器获得的信号加以放大,同时减少噪声和干扰信号以提高信噪比,对有用的信号实现采样、调制、解调和阻抗匹配等。
“放大”在信号处理中是第一位,根据所测参数和所用传感器的不同,放大电路也不同。
用于测量生物电位的放大器称为生物电放大器,它比一般的放大器有更严格的要求。
1.3 信号的显示、记录和报警部分这部分是监视器与人交换信息部分,屏幕显示各种被监视参数随时间变化的曲线,供医生分析;医务人员通过触摸屏等输人设备也可以对监护仪进行某种控制。
而记录仪则将被监视参数记录下来作为档案保存。
当被测参数超过某一标准值就通过报警器发出报警,提示医务人员及时进行抢救。
2 多参数监护仪常见故障分析与排除方法2.1 当打开仪器时,屏幕无显示,指示灯不亮。
故障原因:(1)在仪器接通交流电的情况下,检查电源插座和电源线是否有220V的交流电输出;(2)在仪器没通交流电的情况下,检查仪器中的充电电池是否电量耗尽或损坏。
Biomedical Electronics 3-2
工作接地
对信号电压设立基准电位,可以是大地电位,也可以不是 大地电位。 高频时导线的表面呈现一定电抗,一段电源地线两点间的 电压会达到数百毫伏、甚至几伏的电压,这对低电平电路 (如生物信号放大器的前置级)来说,这已是非常大的干 扰,因此交流电源的地线不能作为信号地线。
系统接地原则
去除方法
在采集到的心电信号中最大的干扰分别为50Hz工 频干扰和35Hz肌电干扰。这两种干扰都集中在一个 频率上,其所在频率的附近包含着有用的心电信号 ,所以不能整体通过高通或低通滤除,这就需要使 用陷波器将单一频率滤除。
Measurement of muscle activity
MYO armband brings wearable gesture control to PC ($149)
这种干扰构成对放大电路的高频干扰,而且这个高频电流 不仅沿导线流动,凡有电容的地方都有良好的通道。
这种干扰要在稳压电源交流进线处加滤波电路滤去干扰信 号。
(3)系统内部干扰的抑制
医学诊疗设备内部的各种继申器、接触器、电动机等有接 点的开启和闭合,产生瞬时击穿,造成高频辐射和引起电 源电压、电流的冲击,如不加以抑制则形成系统内部的严 重干扰,并成为外部设备的干扰源。
因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常 运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限 值;另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有 一定程度的抗扰度。
1.8.2 噪 声
1. 电阻热噪声 2. 晶体管噪声
1.电阻热噪声
任何电阻(导体)即使不与电源接通,它的两端仍有电压 ,这是由于导体中构成传导电路的自由电子随机的热运动 引起的。
电子体检仪工作原理
电子体检仪工作原理电子体检仪是一种现代医疗设备,通过使用先进的电子技术和传感器来检测人体各种生理指标,如血压、心率、体温等。
本文将介绍电子体检仪的工作原理及其应用。
一、传感器电子体检仪使用多种传感器来测量人体各项生理指标。
常见的传感器包括血压传感器、心率传感器、体温传感器等。
这些传感器能够将人体的生理指标转换为电信号,并传输给电子体检仪的处理器。
二、处理器电子体检仪的处理器负责接收传感器传输的电子信号,并进行处理和分析。
处理器可以根据预设的算法计算出血压、心率、体温等生理指标的数值。
处理器还能够将得到的数据进行存储和显示。
三、显示屏电子体检仪配备了一个显示屏,用于展示测量结果和其他相关信息。
显示屏可以是液晶屏或LED屏幕,具备清晰度高、显示效果好的特点。
用户可以通过显示屏直观地了解自身的生理状况。
四、电源电子体检仪通常内置电池供电,也可以通过外部电源进行充电。
电源的稳定供应保证了电子体检仪的正常工作。
一些电子体检仪还可以实现无线充电,提高了使用便利性。
五、数据存储电子体检仪可以将测量到的生理指标数据进行存储,以便用户随时查看和比对。
存储方式可以是内置存储器、可拆卸存储卡、云存储等。
用户可以通过电子体检仪的操作界面进行数据的管理和导出。
六、应用领域电子体检仪广泛应用于医疗保健领域和个人健康管理中。
它可以帮助医生进行诊断和治疗,也可以帮助个人了解自身的身体状况,及时调整生活习惯和健康管理。
在医疗保健领域,电子体检仪可以帮助医生及时监测患者的生理指标,如血压、心率等,以便进行疾病的诊断和治疗。
一些高级的电子体检仪还具备数据传输的功能,可以将患者的生理数据传输到云端,供医生进行进一步的分析和研究。
在个人健康管理方面,电子体检仪可以帮助人们监测自身的生理指标,并提供相应的建议和指导。
例如,当血压超过正常范围时,电子体检仪可以发出警报,并提示用户采取相应的措施,如休息、放松等。
电子体检仪的普及和应用为人们的健康提供了方便和帮助。
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第二节 生物电位及其运用
人体表面的任意一点相对于某参考点均存在着确定的生物电位,如心电位、 脑电位、肌电位等生物电位, (一)心电位 在正常人体内.由窦房结发出的一次兴奋.按一定的途径和时程.依次传 向心房和心室,引起整个心脏的兴奋。因此.每一个心动周期中,心脏各部 分兴奋过程中出现的生物电变化的方向.途径、次序和时间都有一定的规律: 这种生物电变化通过心脏周围的导电组织和体液反映到身体表面上米,使身 体各部位在每一心动周期中也都发生有规律的生物电变比.即为心电位;若 把测量电极放置在人体表面的一定部位,记录出来的心脏电位变化曲线即为 临床常规心电图(ECG);因此,心电图可反映出心脏兴奋的产生.传导和恢 复过程中的生物电变化; 脑电位------EEG、 脑皮层电-------ECOG 肌电位------EMG、 肌肉电----------EMG 视网膜电位 --ERG 皮肤电----------GSR 生命体征监护仪…U ICU 呼吸\心率\血压\脑部活动等 多道生理记录仪 ….呼吸机、麻醉机、血液透析机……
若电偶极子的方向和强度作有规律 的变化.则整个容积导体内的电场 分布也将作相应的变化.对比细胞 膜因除极和复极过程形成的膜表面 电荷变化,恰可看成这样一对电偶 极子, 我们在分析生物电(如心电;脑 电.肌电等)信号时,就可以将其归 结为讨论容积导体电场问题
设想动作电位在神经纤维中.是以等速传导方式传 导.则其瞬时波形可以很方便地变换为立体分布; 如果其电阻系数的增大,则电场各点的电位就增加; 本科2若用活动性的神经干作为信号源,则神经干的成千 条组合神经纤维同时激活后,在一个巨大的均匀浸溶介质 中,所显示出的细胞外电场,与一个单一纤维所显示的完 全一样; 细胞外电场的电位是由神经干内组合信号源的叠加电 场所形成的信号; 如果增大浸溶介质的电阻系数或减小容积导体,或两者 都改变,必将产生较大的细胞外电位改变; 运用容积导体电场来分析人体生物电产生机理,还是 比较直观易被人接受的。
膜内浓度低 于膜外
Cl CL
电场力则推动氯 离子由内向外运 动
K+离子. 由于细胞 内浓度高于细胞外,K +在扩散力的作用下 由内向外迁移,但电 场力推动K+离子由外 向内运动;当扩散力 与电场力平衡时.保 持钾离子在膜内外存 在—定的浓差.如(c) 所示。
Na+离子,情况较特殊,其扩 散力和电场力的作用是一致 的.都是推动钠离子由膜外向 膜内移动,如图(d)中的箭头所 示;但为了维持细胞内外的电 位差,保持细胞外Na离子的巨 大浓度差,细胞将对Na’离子作 持续.主动的转运、细胞的这 种主动转运机制被称为“钠 泵”,见图(d)中的虚箭头。该 泵的能量由普通的细胞能源(三 磷酸腺苷)提供。所以.作用于 细胞膜两侧的扩散力和电场力 彼此对抗,最终达到平衡状态、 细胞在静止状态下,膜两边的 电位是恒定的,一般这个“静 息电位”的值可以用公式计算, 其结果与用微电极侧定的值很 接近。这也是人们公认离子学 说的原因。
一、细胞电位
(一)细胞的静息电位 生物电位是生物组织普遍存在的生理现象, 其实质是由某些特定细胞的电化学变动而产生的 离子电位、早在1766年.伽伐尼[Galvani)解剖青 蛙时,就发现了生物电位,随着电生理技术的发 展,关于生物电位产生的机理.人们解释的说法 很多,但公认的还是离子学说。这是因为细胞内 外,存在着Na+.K+,CI-等各种离子,它们 的分布见后表,其浓度单位为毫克分子/升,它 们在细胞内外两侧的不同分布,是产生细胞电位 的基本原因。
(二)细胞的动作电位
可兴奋细胞在接受电刺激的过程中,当所用的刺激强度较小时,细 胞膜内外的电位差会在短时间内减小.其减小的程度与刺激电极间 距的大小成反比,但细胞膜电位仍是外正内负; 而当刺激强度增加到超过某一数值(阈值)时.可兴奋细胞的跨膜电位, 在短时间内由外正内负转为外负内正,达到最大值后,再逐渐恢复 到原来的状态; 细胞膜处于静息电位时称为极化或极化状态.而极化量减小乃至极 化状态消失.甚至逆转时称为去极化或除极化。除极化仅是一瞬间 的过程,除极化后又立即恢复到原来的极化状态,称为复极化.我们 可将兴奋细胞在超过阈值强度的外刺激下,跨膜电位的暂短变化(从 除极比到复极化)称为细胞的动作电位。
(四)生物电阻抗 人体组织呈现一定的电阻抗特性.这是由 于细胞内外液中电解质离子在电场中移动时, 通过粘滞的介质和狭小的管道等引起的。由 实验证实,在低频电流下,生物结构具有更 复杂的电阻性质. (五)人体组织器官的电阻抗
人体组织和器官的电阻抗差异较大.表中为几种组织的 电阻率和电导率。通过比较可以看出.血清的电阻率最低, 肌肉次之.肝.脑等组织的电阻率较高.脂肪和骨骼的电阻 率最高,
动作电位在传导过程中具有两个特点:动作电位能沿着可以兴奋的细胞 传导下去 • 一是动作电位的大小不会因为传导距离的增大而减弱,即所谓兴奋 的”全或无”现象; • 二是神经纤维若在中间段受到刺激.将有动作电位同时传向纤维两 端.即兴奋在细胞上的传导.不一定限于单方向的.
(三)容积导体电场
为了能方便地直接解释在人体 表面所记录的生物电现象,常用容 积导体电场来模拟,这里包括生物 电信号源的形成及其浸溶的周围介 质。 在一个盛满稀释食盐溶H液的 容器中放入一对等值而异号的电荷 组成的电偶极子,则容器内各处都 会有一定的电位,在电偶极子的位置、 方向和程度都不变的情下.电场的 分布是恒定的.电流充满整个溶液, 我们将这种导电的方式称为容积导 电,容器中的食盐溶液称为容积 导体,其间分布的电场称为容积 导体电场.
电子浓度梯度扩散力
电位梯度电场力
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扩散力推动氯离子 由外向里运动
把微电极插入单细胞内.可 以记录到负数10mv的细胞 膜内外的电位差,因为是细胞在
静息状态下测得的电位,称为静息 电位.即膜电位,膜电位差与离子 的不对称分布有关,如图(a)所 示,由于细胞膜内外存在电位差, 当正负离子通过细胞膜时.将同时 受引电子浓度梯度产生的扩散力和 因电位梯度产生的电场力的作用, 如氯离子,因其膜内浓度低于 膜外,则扩散力推动氯离子由外向 里运动;同时电场力则推动氯离子 由内向外运动,如图(b)所示,两者 的作用是相互对抗的。当两者的作 用力平衡时.就维持细胞内外一定 的浓度差。
第二章 医用电子仪器原理
电子医疗器械
第一节 生物电位的基础知识
人体是一个各项物理特性体现比较明显而复杂的生物系 统,在物理学中的力.热.声.光.磁.电等主要现象和效 应,在人体系统中部有反映。人们就是利用生物系统的这些 现象和效应研制出了许多现代化医疗仪器,给医学研究、医 疗诊断和冶疗康复等提供了新的方法和手段。尤其是利用生 物电现象制造出许多医疗仪器,在临床上已获得普遍应用. 为了深入理解和掌握医学仪器的基本原理.尤其是医用 电子仪嚣的原理.我们有必要熟悉一下生物电位的基本知 识.主要是细胞电位、生物电阻抗、容积导体电场等。