什么是生物医学工程.ppt

什么是生物医学工程
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医疗仪器的历史回顾
细胞的发现是借助于显微镜的发明（十九世纪）。
１８９５年荷兰生理学家W. Einthovon首次从体表记录到心电波形。W. Einthovon获得１９２４年诺贝
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管理目标
医疗仪器是特殊的精密仪器，各国都有专门机构进行监管；
在医疗仪器使用过程中的监管责任是在于使用该仪器的医院，通过管理使医疗仪器能够有效地、安全的被使用，实现其医疗功用；同时医疗仪器也应该被合理的、高效的使用，使贵重的医疗资源得到充分利用。
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医疗仪器的生命周期
需求分析
选购
入院检验
安装调试
使用培训
临床使用
维护维修
报废更新
设备厂商
医院设备部门
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技术管理的内容
设备采购
入院检验
档案管理
计量管理
风险管理
维修保养
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思考题
与医疗仪器直接相关的两个生理学和医学诺贝尔奖是关于什么的？
医疗仪器的基本结构的解释
考察医疗仪器的使用性能有哪些方面？
医疗仪器的使用环境受哪些因素影响？
什么是医疗仪器的生命周期？与医疗仪器的设计和使用有什么关系？
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第二章 生物电测量技术
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生物电信号
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生物电信号
名称
幅值
频率范围
心电
8mv
0100Hz
脑电
550μv
60Hz
肌电
20μv30mv
103000Hz
胃电
50μv2mv
20Hz
视网膜电
50μv200μv
DC20Hz
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生物电信号的测量特点
信号微弱： ~5mv；
信号的频率低：直流~几百赫兹以下
强噪声背景（信噪比小）：如50HZ干扰，其他生物电信号的干扰和测量设备本身的电子元器件噪声的干扰。
50Hz噪声干扰：电磁场干扰或仪器电源电压的干扰。
其它信号的干扰：如测量诱发脑电时自发脑电的干扰，测量胎儿心电时的母体心电的干扰等。
电子元器件噪声干扰：热噪声和PC结噪声干扰。
电极电位影响：电极之间的电位差可达300mv，不稳定，会形成基线漂移。（电极电位与电极材料有关，也与电极安放、电极面积、电流密度等有关系）
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生物电放大器
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生物电放大器基本要求
不影响所检测部位的生理功能；
测得的信号不能有畸变；
必须能将有用信号和干扰分离开来；
必须对可能的电击伤害提供有效的防护；
放大器本身应能经受得起除颤器、电刀等产生的大电流的冲击。
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生物电放大器技术特点
采用差分放大器
高增益
低噪声
高输入阻抗
合适的通频带
电气隔离和保护
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采用差分放大器：
只能测得两个电极之间的生物电的电位差值，
差分放大器仅对差模信号作正常放大，对共模信号有抑制作用。由于生物电信号在两个电极上是不同的，是差模信号，工频干扰信号在两个电极上的幅度和相位基本上是相同的，是共模信号。差分放大器可以对差模信号放大而对共模信号抑制。
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高增益：
生物电信号非常弱小：通常放大器的增益达500倍至1000000倍左右，针对不同的信号应选择不同的增益。
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低噪声：
由于信号弱小，放大器本身的噪声幅度必须远低于信号幅度，尤其是放大器的前置级噪声，它会与信号一起经后级放大器放大，因此，前置放大器的元件必须采用低噪声的。
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高输入阻抗：
生物电信号的信号源内阻很高，提高放大器的输入阻抗可以提高信号拾取的比例。
高输入阻抗也能减少因各电极阻抗不一致造成的共模干扰。因此，提高输入阻抗也能提高信噪比。
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合适的通频带：
通常是利用滤波器来完成。
高通滤波器可以用来消除电极电位漂移；
低通滤波器可以用来消除各种高频噪声，尤其是工频噪声及其谐波，也能用于限制信号的频宽以防采样时造成信号混叠。
不同生物电信号的频率范围不同，放大器的频率响应范围也是不同的。
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电气隔离和保护：
现代生物电放大器都采用隔离放大器，使得连接病人的放大器输入级（应用部分）与放大器后级完全电器隔离的。
电器隔离的主要目的是防止病人受到电击，同时，该技术对抑制电源干扰的影响也有一定的作用。
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生物电放大器框图
Vout
隔离放大器
10-1000倍
前置放大器
10-50倍
高通滤波器
低