《无线遥测技术》PPT课件.pptx

李莉 杨富兰 万林 无线遥测技术 无线遥测技术简介 无线遥测系统组成 无线遥测的几种方法简介 无线遥测中的噪声 无线遥测的应用 无线遥测的前景 遥测技术，属于医学传感测量与 通讯技术相结合的产物，是生命科 学研究以及临床应用中，通过远距 离传输和测量技术对处在自然状态 下的动物尤其是人的生理参数进行 测量的技术。 在宇宙探索中，遥测技术帮助了解太阳系遥远天体上的气 温、大气构成和表面情况；投放在敌方的遥测仪器能传回许 多情报；取得导弹和飞机的飞行数据；收集核试验情况也要 靠遥测技术。 在工业上遥测技术使许多庞大的系统高效安全运行，如电 力、输油、输气系统、城市自来水、煤气和供暖系统等。 在研究动物的生活习性中，遥测技术也是有力的手段，动物 带上有传感器的发射机后，在实验室就可研究野外动物的动 态。 在医学上，如测定宇航员和登山队员身体情况。医术高明的 大夫利用遥测技术能为偏僻地区的病人服务。 应用方面 生物医学中的遥测技术按传输介质分， 通常分为有线遥测和无线遥测两大类： 无线遥测是借助电磁波、光和声等介质 来传送生理信号的远距离测量技术； 有线遥测则是借助电话线、电缆光纤等 传输线将生理参数送至终端的测量方法。 总结回顾 无线遥测技术简介 无线遥测系统组成 无线遥测的几种方法简介 无线遥测中的噪声 无线遥测的应用 无线遥测的前景 生物医学遥测技术是生物医学传感技术与通信技术结合的 产物。通常这个系统分为三部分： 传感及发送部分 如下页图 传输信道 接收及显示部分 复合 信号 信息源 生理参 数 传感器1 传感器2 传感器3 传感器4 多路复用 器 发射机 传输通道 接收机 分路 二次解 调 噪声与干扰 放大 数据处 理 指示器 信息接 收机 22 300km 终端 设备 发射 设备 接收 设备 终端 设备 地面发送站地面接收站 地球 医疗信息 自市内通信 线路 医疗信息 自市内通信 线路 单向卫星通信示意图 卫星 无线遥测技术简介 无线遥测系统组成 无线遥测的几种方法简介 无线遥测中的噪声 无线遥测的应用 无线遥测的前景 1.无线遥测与遥控 狭义无线遥测：被测对象只是携带一个发射小盒，向接受 测量 端发射信号。 闭环测控系统：采用无线方式将体内信号传送到体外测量 和显示。通过体外的指令对体内测量和控制装置实现精确测 量。 遥测的方法 2.远距离测控 通过电话网络、远程计算机网络等实现远距离测量和诊断 ， 包括各类离体的、在体的和离线的在线的等各类生命信 息。 3.存储式遥测 将被测对象的生理参数首先记录在磁性存储器、固态存储 器和光存储器光盘等上，然后在另一地进行回放，送给计 算机分析和处理。如动态心电图机，诊断冠心病。 （2）专用植入式遥测芯片 原理：埋入人体某一部位，测定体内某一固定位置上的生理与生 化信息。 4.植入式遥测技术 将测量装置采用一定的方式植入体内，然后检测到的信号通过电 磁信号发送的方式在体外接收。 （1）吞服式无线电胶囊 原理：腹内压的变化转化为振荡频率的变化，再转化为电压的变 化，并定标为压力值。 无线遥测技术简介 无线遥测系统组成 无线遥测的几种方法简介 无线遥测中的噪声 无线遥测的应用 无线遥测的前景 1.医学检测中干扰的来源与抑制 无线遥测中的干扰和噪声 干扰：人体和仪器外部产生的无用信号。 噪声：人体和仪器内部产生的无用信号。 A、来源 （1）磁场干扰：干扰源：变压器、电动机、日光灯的镇流器 （2）电场干扰：交流电源是危害最大的干扰源。 （3）电磁场干扰：干扰源：无线电发射装置、理疗仪器、高频手术、超声仪 （2）抑制磁场干扰的办法 引线尽量靠近，互相绞合，减小面积 减小磁感应强度和夹角 （4）抑制电场干扰的办法 通过右脚接地，减小人体对地阻抗和分布电容，减小分压值。 减小50Hz电场对引线的影响：采用屏蔽线 减少50Hz电场对人体的影响：人体远离电场，皮肤清洁 利用有源滤波器可有效地抑制50Hz电场的干扰：带阻滤波器 （3）电场来源 是通过50Hz电源和人体、引线间的分布电容，将位移电流流入人体和引线。 最后流入放大器输出端而产生干扰。 B、以心电检测为例，讨论50Hz工频的干扰与抑制 （1）磁场来源 各种电源变压器。在直流放大器输入端引线和待测人体与检验仪器之间构成一 个闭合回路，干扰磁场磁通量的变化将引起一个干扰电动势，它与被测信号一起 输入直流放大器形成了50Hz磁场干扰。 无线遥测技术简介 无线遥测系统组成 无线遥测的几种方法简介 无线遥测中的噪声 无线遥测的应用 无线遥测的前景 遥测技术主要可用于下列诸方面： 1)监视飞行员和宇航员的生理情况； 2)监视自由行动中的病人； 3)研究运动员在运动过程中生理参数的变化； 4)医院外病人的监视； 5)动物自然习性的研究； 6)利用卫星通讯线路传播生理信号，以期得到有经验的医生的会诊或利用优质的医疗 设施进行诊断。 心电图无线遥测 RA LA 前置 放大级 负载 波调频 晶振- 倍频发射 1mV校准 音频信号 电极 电池 跌落 电极 脱落 病人呼叫 FM1 FM2 发射 天线 f=135MHz 本机振荡器 副载波锁 相鉴频 低通滤波 器 接收天线 至显示或记 录器（ECG） 带通滤波 器 信号丢失 报警 混频器 中频放大 器 鉴频器 高频放大 器 f=10.7MHz f=3kHz 心电无线电遥测系统接收部分 远程监护系统 社区 诊所 旅行 中 家庭 远地 医院 中心 医院 监 护 中心 急救中 心 其他 中心 医院 专科 医院 GSM/PSTN PSTN/ISDN 计算机网 PSTN/ISDN 卫星/ISDN/PSTN 远程监护系统结构图 小例子 神经细胞无线遥测系统（动物）： 产品采用植入式采集信号方法，将生理信号接收装置植入动 物体内，通过无线传递，将信号传回信号接收处理器，并将信号 导入利用先进的智能软件分析处理（选配），从而直接得出测量 数据，真正的方便了实验者。 可用于长时间测量清醒无束缚的大小鼠动物的心电（温度、 血压）生理参数。使用此系统可以保证动物在笼内自由活动，不 需要麻醉或束缚，这样测量到的生理信号更能反映自然状态下的 动物生理状况。 仪器特点： 可长时间记录清醒动物心 电数据； 电极直接缝合在皮下，信 号干扰很小； 电极电池可维持长时间正 常记录； 数字信号与解析软件完美 结合； 接收器可多通道输出记录 信号。 完整的系统包括一个无线发射器，headstage集成电池，射频信号 接收器/调制解调器，电源适配器和所有必需的线缆。在3米的有效范 围内，这个系统可实现植入式电极和数据记录系统之间的无线连接。 在开发这个系统时，Triangle BioSystems公司利用定制ASIC技术 以及专有的无线电工艺的设计技术，设计出了多通道的无线 headstage，并且兼顾了headstage的体积和重量（4克）。同时还 整合了前置放大电路，这是一个简洁高效的发射器。 心率表：可监控心率每一跳的时间 间隔、EPOC值、通气量、摄氧量、 呼吸频率、能量消耗。并可将数据 传至电脑无线遥测心率接受仪上。 与电脑无线遥测心率接受仪、足部 感应器配套使用。 电脑无线遥测心率接受仪：可接收 心率表100米范围内，30名运动员的 心率，并给出整个训练过程心率变 化曲线。与心率表、足部感应器配 套使用。 足部感应器：可测出跑步者准确的 速度、距离、步幅。与电脑无线遥 测心率接受仪、心率表配套使用。 病员集中监护 在医院内对重病员的脉搏、呼吸、心电图、体温、 血压等参量进行遥测，以便及时发现病情变化，采 取急救措施。此时传感器紧贴在病员的皮肤上，微 型编码器、调制器和发射机安放在病员衣服口袋 内。传感器探测出病员的生理参量变换成电信号， 经编码、调制,通过天线发送到医务值班室或医疗中 心。接收机接收到的信号经解调、译码后，送到显 示器上显示出病员生理参量的变化情况，供医务人 员实时监护、诊断和会诊，同时送到记录器进行记 录，供医务人员研究分析之用。 病员集中监护 生理参 数 传感器 编码器 调制器 发射机 解调器 译码器 显示器接收机 天线 皮肤上 口袋中 医疗中心 航天员保健管理 航天员在宇宙飞船发射时加速升高的过程中，以 及航天飞船再入大气层时向下降落的过程中，航 天飞船进入轨道以后，身体都要承受加速度。如 果航天员长期停留在宇宙空间，还会在心理上产 生孤独与寂寞等感觉。 利用无线电遥测技术研究航天员在超重和失重等 情况下的生理参量，也是航天遥测的一个重要方 面，并为建立宇宙医学奠定了基础。 体内电子诊断 利用吞入人体内的微型内诊器可测量体内 生理参量，如体温、pH值、氧气分压、有 无出血等。微型内诊器是一种无线电遥测 装置，它的发送端做成药丸的形状，其表 面层是传感器，内部装有微型编码器、调 制器和发射机。传感器测得体内生理参量 ，并变换成电信号，经编码、调制后由发 射机发射到体外，由外部接收机接收，经 放大、解调、译码后送到显示器显示出来 或送到记录器记录下来。 无线遥测技术简介 无线遥测系统组成 无线遥测的几种方法简介 无线遥测中的噪声 无线遥测的应用 无线遥测的前景 生物遥测技术虽然发展比较早，但由于新的科学技 术给它注入了新鲜血液，因此它的发展还是很有潜 力的。它未来的发展主要有