医学仪器原理期末复习重点南京邮电大学生物医学工程

1、学习好资料欢迎下载1、肌肉的电路和力学类比模型肌肉用聿点肌肉受外力下的拉伸肌肉的力学类比模型肌肉的电路类比模型f(t) = d.+ky = qu + k 卜曲y -位移d -阻尼系数k -弹性系数2、血氧饱和度无创检测原理及方法 血氧饱和度so2so2 =一丝乌一x100%一7人公hbo2 + hbrhbo2 -氧合血红蛋白工hbr -脱氧血红蛋白，或还原血红蛋白监测人类呼吸循环的重要生理参数传统的方法：取血一血气分析仪氧合血红蛋白与还原血红蛋白对红光与红外光的吸收不一样，郎伯定律：1 = 1 i/ = heacl., 浓度为c的溶液-比尔定律 e=alge吸光系数-i = iaq-ecl l

2、g(v ) = ecl-te为吸光系数，ig(io/i)为吸光度3、细胞膜的静息、动作电位细胞膜的静息电位：1）静息状态细胞膜的通透性：k+ cl- na+ 2 ） k+的浓度扩散与电场作用形成动态平衡 3）静息电位即k+的平衡电位细胞膜的动作电位（去极化）：1）当细胞受到刺激时，na+通道打开2）na+大量 向膜内扩散，膜内电位迅速升高 3）na+的浓度扩散与电场作用形成动态平衡 4） 动作电位即na+的平衡电位动作电位的恢复期（复极化）：1） na+通道关闭，k+通道打开2） k+在电场和浓度差的双重作用下向膜外扩展 3）膜内电位迅速恢复到静息状态水平4、电源、单体、存储器的低功耗设计单片

3、机低功耗设计：1）降低时钟频率2）使用高速内核3）使用集成化的外围电路p cv2/t = cv2f4）时钟源管理：停机模式、空闲模式、突发工作模式 ./“存储器的低功耗设计：1）hcmos （high density cmos） 2）存储器的维持工作方 式 3）闪存（flash memory）ldo =升压式电源的低功耗设计：1）低压差线性稳压电源（ldo） 2）开关稳压电源3）电荷泵1源噪声小 /i de dc/dc=输出哄“ 2 sdw= 输hv 电斗 dc/dcc m源 f5、短距离无线传输的比较蓝牙：短距离（约10m, bluetooth4.0 50m）、点到多点的数据和语音传输的射频

4、 规范，工作频段2.4ghz;功耗2.5mw;传输速率3mbps红外：1） infrared data association, irda 2）低功率、定向型、短距离、点对 点3）工作频段：3.4093.529x 105ghz 4）半双工，通讯距离1m左右5）速 度：2.4kbps115.2kbps红外和蓝牙：1）都是短距离无线接入技术2）都能实现安全可靠、低功耗、低成本的话音、数据及视频的传输3）采用的电磁波频段不同导致完全不同的信号传播特性-障碍物-移动wifi: 1）ieee802.11b, 11mbps, 100m 2）与 bluetooth 工作在同一频段干扰 问题3）蓝牙的功耗非常

5、小 所以适合手机近距离的小文件传输4）wifi速度高距离远是连接互联网的。6、细胞膜电位和体表的电流膜电位-静息电位:无冲动发生时的电位动作电位：随着神经、肌肉和其它细胞上冲动的传导而存在体表电位：eeg、ecg、emg等7、几种心电导联1）标准导联为最早使用的双极肢体导联，反映两个肢体之间的电位差。2）双极导联无法判断每个电极的电位绝对值。3）利用双极导联时，由于电极位置离心脏较远，而测得的电压较小。8、电容性耦合和电感性耦合及其抑制电容性耦合：在电子系统内部元件和元件之间，导线 和导线之间、导线和元件之间都存在分布电容。一个导体上电压或干扰成分通过分布电容使其他导体电位 受到影响，这种现象

6、叫做电容性耦合。电磁环境中，通过电场干扰源与人体之间的分布电容，使人体本身携带干扰电压。主要为工频50hz电磁场：测试系统所用市电，病房和手术照明等。减少电容性耦合的常用的方法是采用屏蔽导线电感性耦合：当一个回路的电流产生的磁通穿过另一个电路回路时，产生互感。即回路1的电流在回路2中产生磁通。如果这个磁通随时间变化，那么电路中变感应出电压。两个回路的电感性耦合又叫磁耦合感应电压大小与闭合回路面积 acos 8成正比，9为磁通与面积法线的火角。为了减小感应电压，采用绞合线的走线方式，每个绞合结构的微小面积所引起的 感应电压大体相等，由于绞合结构方向相反，而使局部的感应电压相互抵消 尽量减小面积a

7、和cos 8。尽量使回路平面与干扰回路平面垂直。并使信号线贴 近地平面布线，以减小回路的闭合面积。9、生理信号的特点1）频率特征 绝大多数生理信号处在低频段，一般认为在dc至10khz之间.2）肤质特征绝大多数生理信号幅值非常微弱，随人的年龄、人体部位的不同或 个体差异，幅度变化也非常大。3）各类生理信号常常复合交织在一起，给目标生理信号采集带来很大困难。10、前置放大电路 高共模抑制比高输入阻抗274z51+zj2+2zz 4 = 篇若心乙,则心的影响可以忽略.为共模输入电压乙乙 + z$i由于乙1#共模电压转化成差模电压若乙 4或乙则 ua-usu 4一 u b x ucm11、差动放大电

8、路和同相并联差动放大电路 12、屏蔽驱动和右腿驱动，用在心中的作用：提高共模抑制比屏蔽驱动：传输弱信号的电缆线的屏蔽层加上一定电位时，将大大减小由屏蔽层与芯线之间分布电容耦合引入的干扰。引线屏蔽层与芯线间的电容 cs1,cs2。大约为200-300pf在50hz下容抗为几个兆 欧，与放大器输入阻抗大小接近。若接地，cs1,cs2的分流效应明显减小放大器输入阻抗。止匕外，分流效应不均衡，将使得放大器cmrr大大下降。若不接地，而用取自放大器的反馈共模电压来驱动引线屏蔽层。则cs1,cs2两端均承受共模电压uc,结果使cs1,cs2对共模电压不产生分流效应。用一简单电阻网络r- r接在a1、a2输

9、出端，在此网络中点取出 a1 , a2输出 电压的平均值，这一平均电压即等于 uico经过缓冲放大器a3驱动屏蔽层，从而消除共模电压由c1、c2引起的不均衡衰 减。使引线屏蔽层分布电容两端电压保持相等。右腿驱动：通过电阻网络取出平均交流共模电压，反相放大后，经限流电阻rz加到右腿电极， 以抵消共模干扰，得名右腿驱动。右腿驱动电路实际上可以看成以人体为相加点的共模电压并联负反馈电路。右腿驱动能使50hz共模干扰电压降低到1%以下。而且与滤波比不损失心电图频率成分由于接地阻抗zg的存在，产生共模电压uc如果设法将输入至心电放大器的共模电压倒相后反馈至右腿，以抵消右腿上的共模电压uc,结果可消除uc

10、。四个电极的平均电压，即人体共模干扰电压。通过 反相，加到人体右腿。与人体共模干扰电压相抵消。13、变压器耦合和光电耦合光电耦合光电耦合二极管光电耦合三极管工作频率：100khz （三极管）； 袖带压，血管开放动脉压 袖带压，血管闭合连续性测量张力测量法、容积补偿法、脉搏波传递时间测量法18、生理流体（血液）的测量。重：多普勒超声血流计在连续介质中，当波源相对于接收体运动时，接收体所接收到的波的频率发生了变化，不同于波源所发出的频率，两者的频率差即所谓的频移大小， 与波源同接 收体相对运动速度成正比。f0一入射波频率c 一超声在血液中的传播速度v 一血流速度19、几种化学分析类仪器（质谱仪、色

11、谱仪、电泳仪、磁共振波谱仪）质谱测量仪：把原子和分子根据质量进行分离的一种分析仪器质荷比m/ze不同，离子在磁场中的轨道半径r就不同，改变加速电压v,可以使 不同m/e的离子进入检测器。色谱仪：为进行色谱分离分析用的装置。混合物中的成分在通过一个装有气体或液体的圆柱时由于速度2fcos。样本在固定相或流动相中溶解的量由化学种类决定 f 电泳仪：在电场中离子的移动导致暴露在电场中的离子产生分离的分c方法在黏性介质中，摩擦力与电场的驱动力达到平衡，使离子匀速运动v=qef在电荷相同的情况下，小分子比大分子移动速度快样本中的分子根据移动性分离后，支持媒介凝胶体被染色磁共振波谱仪：利用不同元素原子核性

12、质的差异分析物质的磁学式仪器。将有磁矩的核放入磁场后，用适宜频率的电磁波照射，它们会吸收能量，发生原 子核能级的跃迁，同时产生的核磁共振信号，得到核磁共振谱。利用核磁共振波 谱进行分析的方法，叫做核磁共振波谱法。20、电刺激的特点及应用特点：对生物体兴奋组织施加电刺激，用于获取有关信息和进行治疗。刺激导致 产生动作电位，并引起其它机械或生物活动。其特点为受下列四个因素影响： 刺激的强度刺激的持续时间（问期）刺激强度的变化率刺激的频率 作用：1）获取有关兴奋、传导和反应的规律2）控制和替代生物机能，达到治疗的目的3）判断是否存在病理变化4）心脏起博器、除颤装置等电刺激医疗仪器为心脏提供合适间隔的

13、电刺激，代替心脏传导障碍造成的兴奋中断。心脏起搏器的原理有起搏或传导系统功能障碍的心脏， 心率极为缓慢，甚至停搏。如此时心脏仍保 持兴奋、收缩以及心肌纤维间传导的功能，则以人工心脏起搏器发出一定形式微 弱的脉冲电流，通过导线和电极的传导，刺激电极所接触的心肌而使之兴奋， 继 而兴奋沿心肌向四周传导扩散，即可使心房或心室兴奋和收缩。人工心脏起搏的 作用实际是提供人造的异位兴奋灶，以代替正常的起搏点来激动心脏。对于因心 肌的兴奋和收缩功能丧失所致的心脏停搏，人工心脏起搏则不起作用。单腔、双腔起搏器的工作过程单腔起搏器：自动控制调整刺激脉冲的发放，避免竞争电极具有感知qrs波和发放刺激脉冲的双重功能

14、当自身心搏qrs波出现时，起搏器随即取消一个刺激脉冲若在规定时间内无qrs波，则发放刺激脉冲双腔起搏器：根据心脏的工作情况，自动选择发放刺激脉冲的方式其性能接近人体心脏的生理需求其核心为，两个相关脉冲发生器先后按一定的顺序发放起搏脉冲，房室因刺激而同步收缩，除颤器r-c-l除颤的原理对心脏进行瞬时的强电刺激，使杂乱无章的兴奋相位一致，治疗异位性快速心律 失常，使之转复为窦性心律的方法，最早用于消除心室颤动，亦称心脏电除颤。21、激光和微波的临床应用激光：1）氮离子激光 妇科中的有色（血管）软组织切除，普通或口腔外科手术，耳鼻 喉科、皮肤病学中的血管凝固，眼科学中的视网膜凝固等2） co2激光

15、软组织切除、分解，皮肤科中的大组织摘除、妇科，普通、口腔、 整形、神经外科、耳鼻喉科、足医术、泌尿外科3） nd:yag激光 软组织，尤其是有色血管组织切除、分解和皮肤中的大块组织摘除，胃肠科、妇科、普通、关节镜、神经、整形、胸外科手术，用 1.064mm 脉冲配以目镜实施晶状体后囊切开术4） gaalas二极管激光 有色（血管）软组织切除、分解和妇科大块组织摘除，肠胃病、普通外科和泌尿科、耳鼻喉科、胸外科手术微波：1）微波加热治疗月中瘤使温度上升到41c以上并保持一段时间，可抑制月中瘤生长或杀死月中瘤细胞2）微波和放疗、化疗联治癌微波对电离辐射的生物效应有协同作用3）调节自主神经功能4）加强

16、垂体-肾上腺系统功能激光和微波的治癌原理1）能加热2）选择性加热皮肤癌组织中含水量为81. 6%,正常组织的含水量为60. 9%。在微波照射下 癌组织的升温要比正常组织高，显现出微波对癌组织的选择性加温作用。在同样微波照射下，月中瘤部位的温度比正常组织的温度高出 510c甚至有1011 c。3）月中瘤组织的储热作用月中瘤血流量仅为周围正常组织血流量的215%,月中瘤组织通过血液循环引起的 散热作用大大低于正常组织，实际上月中瘤组织起到了一个储热器的作用。4）月中瘤组织的耐热性差当癌月中区被加热到41.543c时，即可抑制癌细胞核糖核酸 （rna）和脱氧核糖 核酸（dna）的合成，导致癌细胞死亡

17、。放大电路：10前置放大电路例1.已知差动放大电路所用的ic器件共模抑制比cmrrd=100db,放大电路闭 环差动增益ad=20，电阻误差6=0.1%求差动放大电路的共模抑制比。当 ad=1 时放大器的总共模抑制比又是多少？cmrr 川= 5250 % 74.4（db）解：因电阻精度的共模抑制比为 放大器的总共模抑制比chlrr = k 4.99 x 10 j = 74 (ab )ca4rr 口 + cxfrr rad1=1+22rf /rwuiiui2ad=ad1ad2=（1+2rf /rw）rf/r1例2.图示为一同相并联结构的ecg前置级实用电路，所用器件共模抑制比均为 100db。输入回路中两电极阻抗分别为 20k q、23k qo放大器输入阻抗实际有 80mq ,放大器中所用电阻精度 =0.1%,其它参数如图所示。求包括电极系统在 内的放大电路的总共模抑制比（1）总差模增益： ad = ad1 ad2 = 55对于差动放大器a3:cmrrr = (1 + ad2) /4s=(1+ 5)/(4 10 -3)= 1500 _5cmrrd = 100 (db) = 10 5差动放大器总共模抑制比1478总共模