现代医学电子仪器原理与设计总结.docx

医学仪器（medicalinstrument）：以医学临床诊治和医学研究为目的的仪器，包括所需软件。
生物信息：生物体的细胞、组织、器官的生理、病理、药理过程所反映出来的各种信息。
医学电子仪器主要是用来检测和处理生物信息，从而分析研究人体（生物体）的结构与机能，给诊断提供依据，或用于辅助治疗。
该类医学仪器主要有两方面用途：
（1）探寻生物成份或生物组织机体的特性和内部结构（用来诊断）；
（2）导致生物特性的改变或形成生物效应和破坏（用来治疗和康复手术）例如：辐射治疗肿瘤、激光治疗近视眼等。
医学仪器基本构成
（一）生物信号采集系统：包括被测对象、传感器或电极，它是医学仪器的信号源。传感器和电极的性能好坏直接影响到医学仪器的整体性能。
（二）生物信号息处理系统：对信息检测系统传送过来的信号进行处理，包括放大、识别（滤波）、变换运算等各种处理和分析。
（三）生物信息的记录与显示系统：将处理后的生物信息变为可供人们直接观察的形式。
（四）辅助系统：辅助系统一般包括控制和反馈、数据存储和传输、标准信号产生和外加功能源等部分。
医学仪器工作方式：
医学仪器的工作方式是指因其检测和处理生物信息方法的不同，而采用的直接的或间接的、实时的或延时的、间断的或连续的、模拟的或数字的各种工作方式。
医学仪器的主要技术特性
1.准确度（accuracy）
2.精密度（precision）用同一种方法多次测量所得的数值的接近程度。
3.输入阻抗（inputimpedance）医学仪器的输入阻抗与被测对象的阻抗特性、所用电极或传感器的类型及生物体接触界面有关。其表达式通常为：
4.灵敏度（sensitivity）当输入为单位输入量时，输出量的大小即为灵敏度的值。
5.频率响应（frequencyresponse）
6.信噪比（signaltonoiseratio）噪声定义：除被测信号之外的任何干扰。
7.零点漂移（zerodrift）仪器的输入量在恒定不变（或无输入信号）时，输出量偏离原来起始值而上、下飘动、缓慢变化的现象称为零点漂移。
共模抑制比（CMRR——commonrejectionratio）衡量放大差模信号和抑制共模信号的能力为共模抑制比，用下式表示：CMRR=Ad/Ac;
共模抑制比（CMRR）是衡量诸如心电、脑电、肌电等生物电放大器,对共模干扰抑制能力的一个重要指标
建立生理系统模型的基本方法
将实际条件理想化，将具体事物抽象化，将复杂系统简单化
构建生理模型的常用方法
理论分析法：应用自然科学中已被证明的正确的理论、原理和定律，对被研究系统的有关要素进行分析、演绎、归纳，从而建立系统的数学模型。建模案例：无创血氧饱和度检测
类比分析法：建模案例：无创连续血压测量
数据分析法：心率变异性分析
医学仪器的分类
1.基本分类方法:（1）根据检测的生理参数来分类;（2）根据转换原理的不同进行分类
（3）根据生理系统中的应用来分类;（4）根据临床的专业进行分类
2.医学仪器按用途分类（1）诊断用仪器（2）理疗用仪器
（一）物理模型::根据实体性质构造的模型
（二）数学模型:利用数学表达式刻画系统内部的数量关系，定量探求系统运转规律。1、黑 箱方法2、推导方法
（三）描述模型：抽象（没有物理实体）、不能（或很难）用数学方程表达，只能用自然语 言或程序语言描述的系统模型，即尚未数学化或有待数学化的模型。
医学仪器设计步骤：1.生理模型的构建，2系统设计。3实验样机设计。4动物实验研究。5 临床实验。6仪器的认证与注册。
生物信息检测中的噪声和干扰
干扰源：能产生一定电磁能量影响周围电路正常工作的物体或设备称为干扰源。
干扰耦合途径：传导耦合：经导线传播把干扰引入测试系统，称为传导耦合。
经公共阻抗耦合：在测试系统内部各单元电路之间，或两种测试系统之间存在公共阻抗，电流流经公共阻抗形成的压降造成干扰。
电场和磁场的耦合：场的特性取决于“场源”的性质、场源周围的介质以及观察点与源之间的距离等。
近场感应耦合：1）电容性耦合，2）电感性耦合
生物电测量中电场的电容性耦合
采取下述方法减小U2S：远离干扰源，削弱干扰的影响。采用绞合线的走线方式。尽量减少耦合通路，即减少面积A和cosθ值。
合理接地与屏蔽：一）合理接地：一类是安全接地，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。二）屏蔽效果泛指在两个空间区域加以金属隔离，用以控制从一个区域到另一个区域电场或磁场的传播
其它抑制干扰的措施：隔离，去耦，滤波，系统干扰的抑制。
生物医学测量系统中的主要噪声类型：1/f噪声－－闪烁噪声、低频噪声，热噪声，散粒噪声
描述放大器噪声性能的参数：1。Un.In参数。（二）噪声系数F=总的输出噪声功率/源电阻产生的输出噪声功率=总的等效输入噪声功率/源