一、简答题
第一章
1、简述医疗器械的定义。
指那些单独或组合应用于人体的仪器、设备、器具、材料或其它物品，包括所需要的软件；
2、简述生物医学信号的基本特征。
不稳定性非线性概率性
3、简述医疗仪器的特殊性。
噪声特性、个体差异与系统性、生理机能的自然性、接触界面的多样性
操作与安全性
4、画出医学电子仪器的结构框图，简述各组成部分的作用
（1）被测量（被测对象）：需要医学仪器测量的人体的物理量、化学量、特性和状态等。
（2）传感器：传感器是将一种能量转换成另一种能量的器件。
（3）生物信息的处理：为了从检测到的信号中获得更多的有用信息，同时使信息的特征更明确、更
准确、更直观
（4）生物信息的记录与显示系统：记录显示，供人可直接观察
5、简述医学仪器的主要技术指标。
准确度：衡量仪器测量系统误差的一个尺度
精密度：指仪器对测量结果区分程度的一种度量
输入阻抗：外加稳态作用力输入变量X1 （如电压、力、压强等）与相应稳态流速输入变量X2 （如电流、速度、流量等）之比为仪器的输入阻抗。
灵敏度：指输出变化量与引起它变化的输入变化量之比。
频率响应：仪器保持线性输出时，允许其输入频率变化的范围，它是衡量系统增益随频率变化的一个尺度
信噪比：定义为信号功率PS与噪声功率PN之比
零点漂移：仪器的输入量在恒定不变（或无输入信号）和恒定条件下，输出量偏离原来起始值而上、下漂动、缓慢变化的现象
共摸抑制比：放大差模信号和抑制共模信号的能力为共模抑制比
6、简述医学仪器的设计步骤。
（1）建立生理模型（2）系统设计（3）试验样机设计（4）动物实验研究
（5）临床试验（6）医疗仪器新产品的审批和注册
第二章
1、简述干扰耦合的途径。
（1）传导耦合：经导线传播将干扰引入测试系统称为传导耦合
（2）经公共阻抗耦合：在测试系统内部各单元电路之间、或者两种测试系统之间存在公共阻抗，由电流流经公共阻抗形成压降造成干扰
（3）电场和磁场耦合
（4）近场感应耦合：电容性耦合与电感性耦合
2、简述干扰形成的三个条件。
干扰源、耦合通道、敏感电路
3、简述电磁兼容性设计原则。
抑制来自外部的干扰和抑制系统本身对外界其他设备的干扰
4、生物电信号测量系统对来自测量系统之外的干扰十分敏感，简述其原因。
5、简述减少电感性耦合的基本措施。
（1）远离干扰源，削弱干扰源的影响
（2）采用绞合线的走线方式：每个绞合结的微小面积所引起的感应电压大体相等，但由于相邻绞合结的方向相反，使局部的感应电压相互抵消
（3）尽量减小耦合通路，即减小面积A和值
6、简述减少电容性耦合的基本措施。
接地良好的优质屏蔽线
7、简述噪声的一般性质。
均方值表示噪声的强度，概率密度表示噪声在幅度域中的分布密度，功率谱密度表示在频域中的特性。
8、简述生物医学测量系统中噪声的主要类型。
（1）1/f
（2）热噪声：
24t U kTR f =? ，()4S f kTR =
（3）散粒噪声：
22DC I qI f =?
9、带宽加倍，对于白噪声来说其噪声功率如何变化？粉红色噪声又将如何？
10、噪声系数的定义，多级放大器的总噪声系数如何计算？
+1p ns n p ns P P A P +=?第三章
1、对生物电前置放大器的有哪些基本要求？
高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移；设置保护电路
2、简述三运放差动放大器元器件选择的一般原则。
通过测量，确定共模抑制比严格对称的A1、A2（通常相差不应超过0.5dB ）和高共模抑制比参数的A3（通常大100dB ）
3、简述选用集成仪用运算放大器要考虑的主要技术参数？ 输入阻抗、共模抑制比、偏置电流、输入失调电压、输入噪声
4、简述浮地概念。
利用诸如电磁耦合或光电耦合等隔离技术，信号从浮地部分传递到接地部分，两部分之间没有电路上的直接联系
5、生物电测量中采用隔离级设计的主要目的是什么？实现电气隔离一般有哪两种方法？
（1）目的：保障从身安全，消除电源、地线干扰。
（2）方法：电磁耦合；光电耦合。
6、画出电磁耦合的原理框图，简述其工作原理。
工作原理：通过调制电路，把低频信号调制在高频载波上，经过变压器耦合，再解调，恢复生物信号。主要由于变压器不传递低频、直流信号。
7、屏蔽驱动电路的主要作用是什么？并分析该电路是如何实现其功能的。
（1）作用是使引线屏蔽层分布电容的两端电压保持相等
（2）
第四章
1、电极的主要功能是什么？
电极除了必须具有传导电流的能力外，主要的功能是完成一个换能的作用，因为电流在体内是靠离子传导的，而在电极和导线中则是靠电子传导的。因此电极必须起换能器的作用，将离子电流转换成电子电流。
2、画出电极/电解液界面等效电路，简述各元件的意义。
在电流密度很小时，电极与电解液界面可用如图的等效电路表示。
3、简述电极极化的概念，各列出一种极化电极和不极化电极。
在有电流通过电极/溶液界面时，电极电位便从平衡电极电位E （0）变为一个新的、与电流密度有关的电极电位E （i ），将电极在有电流通过时的电极电位与它没有电流通过时的平衡电极电位发生偏离的现象称为极化现象。
极化电极：惰性金属。不极化电极：银/氯化银（Ag/AgCl ）电极、甘汞电极。 4、列出心电图的标准十二导联并说明它们分别是如何形成的。
5、威尔逊中心电端是怎样形成的？画出威尔逊网络（可不标明电阻值）。
将左上肢、右上肢和左下肢的三个电位各通过相等的电阻连接到一点，其电位始终稳定，接近于零。
6、列出心电图机的主要性能指标。
输入阻抗，灵敏度 ，噪声 ，时间常数，线性误差 ，共模抑制比 ，阻尼 ，频率响应 ，走纸速度 ，绝缘性 。
7、画出普通心电图机的原理框图
8、简述心电图机前置级的保护措施。
9、什么是可兴奋细胞的静息电位和动作电位？它们的形成机理。
单个可兴奋细胞的内在环境和周围环境之间保持着稳定的电位差，称为静息电位。
由于细胞内外离子浓度不同，存在通过细胞膜的扩散梯度，在静息状态下，钾离子的通透性高，主要是钾离子沿扩散梯度移动，其方向是由细胞内移向细胞外。由此形成膜电位差。
当可兴奋细胞的膜上某点受适度刺激时，由激动所产生的跨膜电位，称为跨膜动作电位，简称动作电位。
当可兴奋细胞的膜上某点受适度刺激时，受刺激处的细胞膜对Na+ 的通透性突然升高，因此细胞外液中的大量Na+渗入到细胞内，使细胞内Na+ 大量增加，细胞内电位由-90毫伏突然升高到+20～+30毫伏（跨膜电位逆转）。
10、体表电极运动伪差产生的原因和减少运动伪差的方法。
当一个可极化电极与电解质溶液接触时，在界面上便形成双电层，如果电极相对于电解液运动，则会搅乱界面处的电荷分布，使半电池电位产生瞬间变化。
一是尽量保持放置电极的局部皮肤不变形，使电极/导电膏/皮肤接界稳定；二是对皮肤进行充分打磨，以减少皮肤阻抗中的表皮阻抗部分。
11、正常心电波一般包含哪几个波形？各波形的意义？
P波:由心房的激动所产生，前一半主要由右心房所产生，后一半主要由左心房所产生。正常P波的宽度不超过0.11s，最高幅度不超过2.5mm。
QRS波群:反映左、右心室的电激动过程，称QRS波群的宽度为QRS时限，代表全部心室肌激动过程所需要的时间，正常人最高不超过0.10s。
T波:代表心室激动后复原时所产生的电位影响。在R波为主的心电图上，T波不应低于R波的1/10。
U波:位于T波之后，可能是反映心肌激动后电位与时间的变化，人们对它的认识仍在探讨之中。
12、心电图机的输入部分一般包括哪些部件和电路？
电极，滤波保护电路，导联选择器。
13、心电图机的放大部分一般包括哪些电路？
前置放大器，隔离电路，驱动放大器（1mv定标）
14、根据频率和振幅的不同一般将脑电波分为哪四种波？
根据频率与振幅的不同将脑电信号分为α波、β波、θ波和δ波。
15、什么是诱发电位？其基本特征是什么？
诱发电位(evoked potential，EP)是指对感觉器官施加适宜刺激，在中枢神经系统(包括部分周围神经结构)相应部位(头皮或身体其他部位)安放检测电极检测出的该刺激所激发的电活动。基本特征是与刺激存在明显的锁时关系，重复刺激时波形及幅度基本相同，而自发脑电却无极性亦不规律，呈现杂乱的电位变化。
16、按刺激类型的不同，目前诱发电位分为哪三种？
①躯体感觉诱发电位(SSEP):以微弱电流刺激被试者肢体或指(趾)端所引起的诱发电位。
②听觉诱发电位(AEP):以各种音响刺激、多为短声刺激所引起的诱发电位。
③视觉诱发电位(VEP):以闪光、各种图像和文字，甚至人物面部表情等视觉刺激所引起的诱发电位。
17、目前，脑电电极放置位置一般采用哪种标准？按电极的功能将脑电电极分为哪两种？
虽然脑电图导联还没有统一的标准，但是脑电电极的放置却有比较统一的方案，这就是10-20系统电极法。脑电图的电极分为作用电极和参考电极。
18、脑电图的导联分为哪两类？
单极导联和双极导联。
19、脑电图机的放大电路与心电图机有和异同？说明造成这些差异的原因。
脑电图机和心电图机都属于人体生物电信号检测和记录仪器，两者的工作原理基本相同，但由于脑电信号与心电信号在幅度和频率上的差异以及测量部位的不同，使得两者在细节上还是有很大的不同。
第五章
1、什么是收缩压、舒张压、平均压和脉压差？
收缩压：心脏收缩时所达到的最高压力称为收缩压。它把血液推进到主动脉，并维持全身循环。
舒张压：心脏扩张时所达到的最低压力称为舒张压，它使血液能回流到右心房。
平均压：是在整个心动周期动脉压的平均值。
脉压差：收缩压和舒张压的差称为脉压差，它表示血压脉动量，一定程度上反映心脏的收缩能力，是反映动脉系统特性的重要指标。
2、简述血压测量技术的分类？
血压测量技术可分为直接法和间接法两种
3、简述动能和势能对血压测量的影响？
势能的影响：传感器的压力膜片应和测压点处于同一水平，如不能做到，应进行修正，1mmHg/1.3cm。
动能的影响：当流速高时，动能的影响变得严重。
4、简述血压直接测量的基本原理，比较血压直接测量方法中传感器置于体内和置于体外的优缺点？
由偏置电源电路（A1、A2）、前置处理电路（A3～A6）、显示电路（A7）和压力传感器组成。
5、在血压直接测量中，导管送到血管中或心腔内时，其测压端口方向不同，“动压”会导致测压误差。试分析测压端口与血流方向相对、相同和垂直三种情况下，动压对测量误差的影响。
6、目前，比较常用的间接血压测量方法是哪三种？
柯氏音法，超声发，测振法
7、简述柯氏音法无创血压测量的原理。
它由血压计、袖带和听诊器组成，袖带内部由无弹性纤维覆盖的橡皮囊构成。把它绕在上臂的臂动脉或腿部的大腿动脉上一周，袖带与压力计及充气球相连。
8、简述超声法无创血压测量的原理。
超声法的原理是利用超声波对血流和血管壁运动的多普勒效应来检测收缩压和舒张压。
9、简述示波法（测振法）无创血压测量的原理，从脉搏波构成的钟形包络中识别特征点获取血压值的方法
有哪两种？
测振法通过压力脉搏波与袖带压力同时记录来测量血压。
方法一：固定比率计算法，方法二：微分法
第六章
1、简述医用监护仪的基本功能？
能够对人体的生理参数进行长时间连续监测，并且能够对检测结果进行存储、显示、分析和控制，出现异常情况时能够发出警报提醒医护人员及时进行处理.
2、医用监护仪的分类？
按检测参数分类：⑴单参数监护仪；⑵ 多参数监护仪。
按使用范围分类：⑴床边监护仪；⑵ 中央监护仪；⑶ 离院监护仪。
按功能分类：⑴通用监护仪；⑵ 专用监护仪。
按仪器接收方式分类：⑴有线监护仪；⑵ 无线遥测监护仪。
按监护仪作用分类：纯监护仪和抢救、治疗用监护仪。
按仪器构造功能分类：一体式监护仪；插件式监护仪。
3、画出医用监护仪的结构框图，简述各组成部分的作用。
现代医用监护仪器主要由五个部分组成：传感器与电极、多路模拟处理系统、计算机系统、信号
的记录、报警和显示部分以及治疗部分，有的监护仪还有遥测部分及摄像机。
各部分的功能简要描述如下：
1.传感器与电极：各种传感器和电极用以获取各种生理参数。监护系统中的传感器要求能长期稳定
地检出被测参数，且不能给病人带来痛苦和不适等。
2.多路模拟处理系统：它主要是将传感器获得的信号加以放大，同时减少噪声和干扰提高信噪比，
实现采样、调制、解调、阻抗匹配等。
3.计算机系统：计算机系统是医用监护仪器的控制核心，主要负责信号的存储、运算、分析及诊断。
监护仪具备的功能主要由计算机系统实现，具体包括：⑴阈值比较；⑵计算；⑶分析；⑷建
模
4.信号的显示、记录和报警
5.治疗部分
4、医用监护仪的常见监护参数。
心率和节律
有创血压、无创血压、中心静脉压、动脉压
心输出量
体温
呼吸
血气
5、血氧饱和度的定义。简述脉搏血氧仪测量血氧饱和度的原理。
血液中的有效氧分子,通过与血红蛋白（Hb)结合后形成氧合血红蛋白（HbO
2），氧合血红蛋白占功能性血红蛋白的百分比称为血氧饱和度。血氧饱和度是衡量人体血液携带氧的能力的重要参数。
脉搏血氧测定法是一种光学测量方法。
6、画出模块化多参数监护仪的原理框图。
7、中央监护系统由哪几部分组成？画出中央监护系统的基本构成框图。
中央监护仪系统由一台中央工作站和若干台床边监护仪组成
8、什么叫动态心电图？动态心电图机由哪两个主要部分组成？
动态心电图(DCG)指的是先用磁带或固态式记录器24小时连续不断地记录病人在日常活动状态下
的心电信息，然后通过计算机回放，分析和编辑打印，这种在临床上可实现“长时间”、“动态”
记录的心电图，就称为动态心电图(DCG)。
动态心电图机（Holter）由心电数据记录器和心电数据回放系统组成。
第七章
1、电刺激系统一般由哪三部分组成？
电刺激系统通常由三部分组成：①脉冲发生器，产生使神经去极化的脉冲序列；②导联线，把脉
冲传输到刺激位置；③电极，把刺激脉冲安全、有效地传输到可兴奋组织。
2、简述植入式电刺激器的基本要求。
㈠植入式电子仪器的封装
电子电路必须在人体的环境下受到保护。植入电路的封装使用不同的材料，包括聚合物、金属、
陶瓷和玻璃。
㈡导联和电极设计
导联线连接脉冲发生器和电极，要穿过连接处，必须足够坚固。导联必须可伸展，以允许与身体
运动相关的脉冲发生器和电极之间的距离变化。-
㈢植入式刺激器的安全设计
神经肌肉植入刺激器设计的目标寿命是使用者的寿命，至少以10年计。必须选择能满足工作环境
的合适材料；对装置寿命期内可能遇到的机械和电子损害的防护必须包含在设计中，同时还必须通过生产过程和检测程序来避免其出现不成熟的故障。
㈣植入式刺激器的电源设计
一般，植入式电池要工作5~10年。在此期间，植入式电池要具有极小的输出电压降，无任何不良
副作用。
3、什么叫人工心脏起搏？
用一定形式的脉冲电流刺激心脏，使有起搏功能障碍或房室传导功能障碍等疾病的心脏按一定频
率应激收缩，这种方法称为人工心脏起搏。
4、人工心脏起搏器由哪几部分组成？
心脏起搏系统的基本结构由心脏起搏器(低频脉冲发生器及其控制电路)、导线、刺激电极、电源等组成。
5、人工心脏起搏器有哪几种分类方法？怎样分类的？
按照起搏器与病员的关系分类
①感应式。
②经皮式(体外携带式)。
③植入式心脏起搏器
按照起搏器与患者心脏活动发出的P波与R波的关系分类
①非同步型(固定型)：起搏器发出的起搏脉冲与患者的P波或R波无关。
②同步型起搏器：分为P波同步起搏器和R波同步起搏器。
按起搏电极分类
①单极型。
②双极型。
6、画出非同步心脏起搏器的原理框图。
7、画出按需式心脏起搏器的原理框图。
8、画出心房同步心脏起搏器的原理框图。
9、简述AAI、VVI和DDD型心脏起搏器中各字母的意思。
AAI:A-心房(起搏的心脏位置），A-心房(感知的心脏位置)，I-抑制(反应模式)。
VVI:V-心室(起搏的心脏位置），V-心室(感知的心脏位置)，I-抑制(反应模式)。
DDD:D-双腔(起搏的心脏位置），D-双腔(感知的心脏位置)，D-双重(反应模式)。
10、简述心脏起搏器的常用参数。
1.起搏频率
2.起搏脉冲幅度和宽度
3.感知灵敏度
4.反拗（ao）期
11、按电极放置位置，心脏起搏器的电极分为哪三类？
1.心内膜电极
2.心外膜电极
3.心肌电极
12、简述心脏除颤器的作用。
用较强的脉冲电流通过心脏来消除心律失常、使之恢复窦性心律的方法，称为电击除颤或电复律术。
13、简述心脏起搏与心脏除颤复律的区别。
心脏起搏与心脏除颤复律的区别是：电击复律时作用于心脏的是一次瞬时高能脉冲，一般持续时间是4～10ms，电能在40～400J(W·s)瓦·秒(焦耳)内。
14、简述心脏除颤器的基本原理。
一般心脏除颤器多数采用RLC阻尼放电的方法，其充放电基本原理如图7-13所示。
除颤治疗时，控制高压继电器K动作，使充电器被切断，由储能电容C、电感L及人体（负荷）串联接通，使之构成RLC（R为人体电阻、导线本身电阻、人体与电极的接触电阻三者之和）串联谐振衰减振荡电路，即为阻尼振荡放电电路。
15、画出同步式心脏除颤器的原理框图。
16、画出自动心脏除颤器的原理框图。
17、心脏除颤器有哪几种分类方法？怎样分类的？
1.按是否与R波同步来分
⑴非同步型除颤器。⑵同步型除颤器。
2.按电极板放置的位置来分
（1）体内除颤器。（2）体外除颤器。
18、简述心脏除颤器的主要性能指标。
⑴最大储能值。⑵释放电能量。⑶释放效率。⑷最大储能时间。⑸最大释放电压。
19、画出高频电刀的原理框图，并简述各部分功能。
高频电刀事实上是一个大功率的信号发生器，如图7-24所示。信号的宏观（低频）形态由函数发
生器产生，经射频调制（200kHz～3MHz)后，再经功率放大器放大输出到电极（电刀）。电极有双极和单极之分。双极电极一般用于局部电凝和功率较小的场合；而单极电极配以返回电极（又称为分离电极）可提供手术切割所需要的高功率输出。
20、画出高频电刀输出的典型波形，简述各种波形的用途。
典型波形有三种，如图7-25所示，对应了电凝、电切和混合三种不同功能和应用。
第八章
1、当电流流过生理组织时，一般会产生三种效应，它们分别是？
当电流流过生理组织时，一般会产生三种效应：
（1）组织的热效应；
（2）易兴奋组织（神经和肌肉）的电刺激效应；
（3）电化学效应。
2、什么是宏电击？什么是微电击？
宏电击：当电流加在体表上的两个点时，总电流中只有很小一部分流过心脏，这些加在体表上的宏大电流引起电击称为宏电击。
微电击：进入体内在心脏内部所加的电流所引起的电击叫做微电击，微电击的安全极限一般是10uA。
3、简述B型设备、BF型设备和F型设备对电击防护程度及应用情况。
B型设备：对电击有特定防护程度的设备，特别要注意允许漏电流，保护接地连接（若有）的可
靠性。
BF型设备：有F型应用部分的B型设备。在允许漏电流规定值方面增加了对应用部分加电压的电
流测量。
CF型设备：对电击的防护程度特别是在允许漏电流规定值的方面高于BF型设备，并具有F型应
用部分的设备。
应用：B型、BF型设备适宜应用于患者体外或体内，不包括直接用于心脏。
B型设备可以是无应用部分的设备，也可以是有应用部分的设备，一般该应用部分与患者无导电
连接。B型设备不能直接用于心脏。
BF型设备上有应用部分的设备，一般该应用部分与患者有导电连接。BF型设备不能直接用于心脏。
CF型设备主要是直接用于心脏。
例如，普通心电诊断仪可定义为II类、BF型设备。
《智能仪器原理及应用》测试题 一、填空题（每空1分共25分） 1、模拟量输入通道包括、。 2、为了将A/D转换器中的运算放大器和比较器的漂移电压降低，常采用 技术。 3、克服键抖动常采用的措施、。 4、总线收发器的作用。 5、最基本的平均滤波程序是，改进型 有、、。 6、多斜式积分器有，其优点是，还有一种是，其作用是。 7、在通用计算机上添加几种带共性的基本仪器硬件模块，通过软件来组合成各种功能的仪器或系统的仪器称为 或。 8、ADC0809，假定REF+=+5V，VREF-接地，则模拟输入为1V时，转换成的数字量为，若REF+=+2.5V，VREF-接地则模拟输入为1V时，转换成的数字量为 9、数字存储示波器可预置四种触发方 式、、、。 10、智能仪器自检方式有三种、、。 二、简答（每题5分共35分） 1、简述自由轴法测量原理。 2、系统误差的处理方法。 3、简述三线挂钩过程及作用。 4、智能仪器的设计要点。 5、若示波器屏幕的坐标刻度为8×10div，采用10位A/D，2K 存储器，则该示波器的垂直与水平分辨率各为多少？
6、简述线路反转法原理。 7、简述D/A双极性输出电路原理 三、综合 1、（20分）在一自动控制系统中，有温度、压力、流量三个待测量，试设计一测量电路，要求使用8位A/D，4位LED及相关逻辑电路。 （1）画出硬件连接图 （2）写出器件型号（CPU、A/D） （3）根据连接图，写出三通道的地址。 （4）简述测量过程。 2、（20分）下图为某一通用计数器框图 (1) 要测量10Hz的信号，试计算应选用的时标及闸门时间。 (2) 简述测量过程 (3) 其最大计数误差是多少？ (4)为减小误差，应采用什么方法？ 《智能仪器设计基础》试题 一、判断题（每题 2 分，共 20 分） 1. 因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。（） 2. 基准电压Vr 的精度和稳定性影响零位误差、增益误差的校正效果。（） 3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正精度与离散数据精度无关，仅与建模方法有关。（）
《智能仪器原理及设计》报告 专业： 学号： 姓名：
目录 1.1 设计要求 (3) 1.2 设计过程 (3) 1.2.1 设计总体方案 (3) 1.2.2 器件的选择 (4) 1.2.3 电路设计 (7) 1.2.4 软件设计 (9) 1.3 总结 (12)
基于单片机的温度传感器设计 1.1 设计要求 实现室温测量，并使用液晶屏显示实时温度。 1.2 设计过程 1.2.1 设计总体方案 根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89C52为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。 采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0～100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C52构成的温度装置，它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可挂接多个DS18B20传感器，实现多点温度测量，轻松的组建传感网络。 采用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的工艺兼容性高，只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数。 该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89C52单片机上，经过单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器液晶屏显示实现。检测范围-55摄氏度到125摄氏度。 按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。 数字温度计总体电路结构框图如图1所示 图1 数字温度计总体电路结构框图
一、简答题 第一章 1、简述医疗器械的定义。 指那些单独或组合应用于人体的仪器、设备、器具、材料或其它物品，包括所需要的软件； 2、简述生物医学信号的基本特征。 不稳定性非线性概率性 3、简述医疗仪器的特殊性。 噪声特性、个体差异与系统性、生理机能的自然性、接触界面的多样性 操作与安全性 4、画出医学电子仪器的结构框图，简述各组成部分的作用 （1）被测量（被测对象）：需要医学仪器测量的人体的物理量、化学量、特性和状态等。 （2）传感器：传感器是将一种能量转换成另一种能量的器件。 （3）生物信息的处理：为了从检测到的信号中获得更多的有用信息，同时使信息的特征更明确、更 准确、更直观 （4）生物信息的记录与显示系统：记录显示，供人可直接观察 5、简述医学仪器的主要技术指标。 准确度：衡量仪器测量系统误差的一个尺度 精密度：指仪器对测量结果区分程度的一种度量 输入阻抗：外加稳态作用力输入变量X1 （如电压、力、压强等）与相应稳态流速输入变量X2 （如电流、速度、流量等）之比为仪器的输入阻抗。 灵敏度：指输出变化量与引起它变化的输入变化量之比。 频率响应：仪器保持线性输出时，允许其输入频率变化的范围，它是衡量系统增益随频率变化的一个尺度 信噪比：定义为信号功率PS与噪声功率PN之比 零点漂移：仪器的输入量在恒定不变（或无输入信号）和恒定条件下，输出量偏离原来起始值而上、下漂动、缓慢变化的现象 共摸抑制比：放大差模信号和抑制共模信号的能力为共模抑制比 6、简述医学仪器的设计步骤。 （1）建立生理模型（2）系统设计（3）试验样机设计（4）动物实验研究 （5）临床试验（6）医疗仪器新产品的审批和注册
单片机技术课程设计说明书智能仪器人机接口电路设计 专业电气工程及自动化 学生姓名 班级BMZ电气081 学号 指导教师周云龙 完成日期2011年6月9 日
摘要 随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技术的发展，犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度快就不足惊奇了。计算器在人们的日常中是比较的常见的电子产品之一。如何使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更出色的计算器，使其更好的为各个行业服务，成了如今电子领域重要的研究课题。 科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米平方的单片机，写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后，不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。 现在应用较广泛的是科学计算器，所谓科学计算器，与我们日常所用的简单计算器有较大差别：只能进行正数加、减、乘、除四则运算的计算器叫做简单计算器；科学计算器是指能兼容正数的四则运算和乘方、开方运算，具有指数、对数、三角函数、反三角函数及存储等计算功能的计算器。 计算器的未来是小型化和轻便化,如使用太阳能提供电池的计算器,使用ASIC设计的计算器,如使用纯软件实现的计算器等,随着社会的发展,知识的更新,各行各业的需要带动了电子产品的发展,未来的智能化计算器将是我们的发展方向,更希望成为现代社会应用广泛的计算工具。 关键词：MCS-51 8051单片机；人机接口扩展4X4按键；计算器；加减乘除；LCD128X64;
目录 第一章绪论 (4) 1.1本课题的研究意义 (4) 1.2设计目的 (4) 设计任务 (4) 第二章计算器系统简介 (3) 2.1单片机发展现状 (3) 2.2计算器系统现状 (4) 第三章主要器件简介 (4) 3.1MCS-51系列单片机简介 (4) 3.2键盘电路的设计 (7) 3.3LCD12864模块介绍 (8) 第四章计算器系统设计 (15) 4.2键盘扫描的程序设计 (15) 4.3显示模块的程序设计 (16) 4.4主程序的设计 (17) 4.5系统调试 (17) 结语 (19) 谢辞 (20) 参考文献 (21) 附录1 系统PCB图............................................................ 错误！未定义书签。 附录2 PROTEUS仿真图 (23) 附录3 程序由于采用的是汇编语言太长，可以在软件KEIL中查阅 (23)
《临床检验仪器学》复习题 一、名词解释 灵敏度线性范围预处理系统K系数TEM SEM STM 灵敏度数值孔径离子选择性电极血细胞分析仪（BCA) 尿液分析仪自动生化分析仪自动化程度电化学分析技术流式细胞术噪音线性范围响应时间漂移电化学分析技术参比电极待测电极预处理系统实验室自动化系统全实验室的自动化（TLA）临床实验室信息系统(LIS) 医院信息系统(HIS) 化学电池离心现象离心技术扩散现象相对离心力沉降系数沉降速度沉降时间自动化程度通道差孔间差零点漂移ELISA 化学发光电化学发光发光免疫分析技术电化学性质POCT 二、填空 高速（冷冻）离心机的结构包括_________、_________、_________、________、____________、_________、_________等. 临床实验室常用的离心方法包括、和三类. 显微镜的分辨率表达式是。 流式细胞仪主要在通常在____ 和____ 这两个角度接收并检测细胞散射光强度。 电子显微镜包括_________、_________、_________ 、___________ 、____________五部分。 电子透镜包括____ 和____ 两种。 扫描隧道显微镜是根据量子力学原理中的和而设计。 STM 的两种工作模式分别是____ 和____ 。 尿液分析仪的测试原理包括、和三个原理。 尿液分析仪的反射率= 。 尿液分析仪由：、和三部分组成。 尿有形成分检验包括和两方面的检验。 流式细胞仪主要接受细胞的____ 信号和____ 信号。 流式细胞仪的基本结构由_________、_________、_________ 、___________ 、____________五部分构成。 常用参比电极主要有____ 和____ 两种 流式细胞仪中鞘液的作用是。 自动血培养系统主要由、和所构成。 电子显微镜根据成像方式的不同可以分为____ 和____ 两种类型。 生化分析仪的光路按照单色器的位置可以分为____ 和____ 两种。 自动生化分析仪的类型按反应装置的结构可分为4类：_______________、_______________、_______________、_______________。 目前临床上常用的三类免疫标记方法是______________、___________________、____________________。 临床电化学分析仪器包括____ 和____ 两种 血气分析仪的包括基本电极包括_______________、_______________、_______________、_______________四种。 血气分析仪的pH系统使用和两种标准缓冲液来进行定标；氧和二氧化碳系统用两种混合气体来进行定标。第一种混合气中含；第二种含。 电化学发光免疫分析的发光反应底物有____ 和____ 两种 生化分析仪的分析效率是指。 A/D转换的含义是。 LCD器的中文全称是。 自动生化分析仪采用后分光的含义是指。 自动生化分析仪中的通道数是指。 微生物自动化系统一般可分_______________________和____________________________ 两类。 临床电化学分析仪主要有_____________、_____________两种。 单色器包括________、_____________、_____________三种类型。 样品前处理系统占检验总工作量的。 离心机按照离心速度大小分为________、_____________、_____________。 FCM分选指标包括________、_____________、_____________。
第一章医学仪器概述1、人体系统的特征人体是一个复杂的自然系统，分为器官自控制系统、神经控 制系统、内分泌系统和免疫系统。器官自控制系统具有不受神经系统和内分泌系统控制的机制，如心脏的收缩与舒张。神经控制系统是一种由神经进行快速反应的控制调节机制，如人的喜怒哀乐。内分泌系统通过循环系统的路径将信息传到全身细胞进行控制。免疫系统识别异物，排斥异物。 2、人体控制功能的特点负反馈机制、双重支配性、多重层次性、适应性、非线 性。 3、生物信号的基本特性不稳定性、非线性、概率性、信号弱、噪声强、频率范 围低。 4、生物信号类型 电信号生物电电极 利用材料的物理变化物理传感器 非电信号利用化学反应把化学成分、化学传感器 生物传感器 5、医学电子仪器从功能上来说主要有生理信号检测和治疗两大类。 6、医学电子仪器的基本构成 1）生物信号采集系统包括被测对象、传感器或电极
2）生物信号处理系统包括信号与处理和信号处理 预处理一般包括过压保护、放大、识别（滤波）、调制\解调、阻抗匹配 3）生物信号的记录与处理方式有直接描记式记录器（模拟量）、存储记录器(模拟量或数字量)、数字式显示器（数字量） 4）辅助系统包括控制和反馈、数据存储和传输、标准信号产生和外加能量源 控制和反馈分为开环和闭环两种调节控制系统。手动控制、时间程序控制均属开环控制；通过反馈回路对控制对象进行调节的自动控制系统称为闭环系统。 外加能量源是指仪器向人体施加的能量（X射线、超声波等），用其对生物做信息检测，而不是靠活组织自身的能量。 7、医学仪器的主要技术特性 1）准确度---越小越好，不存在准确度为零的仪器，准确度也称为精度准确度=（理论值-测量值）/理论值*100% 是衡量仪器测量系统误差的一个尺度 2）精密度可以表示在相同条件下用同一种方法测量所得数值的接近程度。 3）输入阻抗---越大越好，外加输入变量与相应应变量之比 生物放大电极应大于输入电阻的100倍 电极-皮肤接触电阻 2~150K 引线和保护电阻 10~30K 体表电极10~150K 4）灵敏度输出变化量与引起它变化的输入变化量之比。当输入为单位输入
《智能仪器原理与设计》课程教学大纲 课程编码：课程类型：专业课 总学时：54 学分：3 第一部分相关说明 一、课程的性质和任务 课程的性质：《智能仪器原理与设计》是电子工程本科专业必修的专业基础课程之一。智能仪器在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到了广泛的应用。通过本课程的学习，使学生掌握利用微处理器系统使电子仪器实现智能化的具体方法，包括硬件和软件两个方面。 课程的任务：使学生掌握智能仪器的基本工作原理，具备智能仪器的初步应用能力，为将来从事智能仪器的工作打下坚实的基础。智能仪器课程侧重讨论智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。旨在使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。 本课程中既有硬件的原理和组成，又有针对硬件的软件编程，软件与硬件必须同时兼顾。 二、课程的基本要求 本课程主要研究智能仪器的基本原理与基本分析方法，以单元电路的分析和设计为主。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求： 1、对智能仪器各组成单元的基本工作原理、性能指标以及它们在整机中的作用形成明确的认识。 2、掌握这些单元电路的分析、计算和设计方法，以及实验操作技能。 三、教学方法与重点、难点 教学方法：针对本课程学时少，内容多，技术发展快，实践性强等的特点，应采取探讨式和启发式教学；教学过程以课堂为主。 重点：人机接口电路、通信接口电路和软件编程。 难点：智能仪器的应用。
四、本课程与相关课程的联系 学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识。因此，应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《微机接口技术》，《单片机原理与应用》等课程，为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础，是该专业学生的毕业前的综合性设计课程。 五、学时分配 总学时：54学时，其中理论教学时数为36学时， 1、考核方式：笔试（闭卷） 2、成绩评定：平时成绩（测验及作业等）占×30%，期末考试成绩占×70%。
1．以下不是人体生理信号的特点的是（D）A：低幅； B：低频； C：被检测对象难以接近，不易直接测量； D：信噪比高； E：人体的信号不稳定。 2．下列不是医学测量仪器的通用要求是（B）A：安全性； B：重复性； C：具有高稳定性与抗干扰性； D：高敏感、高特异、非侵入、非危害； E：记录与存储。 3．以下属于医学测量仪器的动态特性的是（E）A：灵敏度； B：精确度与准确度； C：误差； D：非线性度和漂移； E：对信号响应的快慢。 4．以下不是心电图术语表述的是（A） A：P波代表心房复极； B：QRS波群反映了左右两心室的除极过程； C：P-R间期； D：T波由心室得复极化产生； E：S-T间期。 5．下列不是正常脑电图的组成的是（D） A：α波； B：β波； C：θ波； D：ω波； E：α波阻断。 6．下列不是生物传感器的温度检测方法的是（C）A：热敏电阻法； B：PN结测温； C：CCD器件； D：热电偶测温； E：辐射测温法。 7．下列不是医学仪器常用的光电传感器的是（E）A：光电二极管；
B：光电倍增管； C：光电管； D：CCD； E：CRT。 8．关于心电图机的表述正确的是（D） A：心电图机分为普通电图、24小时静态心电图和遥测心电图等； B：心电图机的组成包括输入电路、心电放大、心电测量、记录与显示四大部分； C：心电图机的放大电路包括前置信号放大器、噪声放大器以及功率放大器等； D：动态心电图的英文全称为Dynamic Electro-Cardiogram； E：中央集中监护中下辖一个中央监护仪和床边监护仪。 9．以下关于血压测量的相关知识正确的是（B） A：血压测量学利用压力传感器包括电致收缩效应和负压电效应； B：心室收缩将血液射入动脉，通过血液对动脉血管壁产生侧压力，使血管扩张并形成动脉压； C：导管术法属于间接测量法的一种； D：示波法中的幅度系数完全由仪器厂商决定，大人小孩都一样通用； E：常用的测血压方法的导管术法、触诊法、示波法和染料法。 10．关于血流量测量的综述正确的是（E） A：单位时间内流过血管某一截面的血量称血流量，单位通常以m3/min； B：心输出量又称容积速度，表示每分钟泵的出的血量； C：创伤性测量的常用方法是热稀释法； D：非创伤性测量的常用方法是电磁流量法； E：染料法的最常用的方法是采用印度花青绿作为指示剂。 11．有关呼吸测量的表述正确的是（C） A：潮气量是指呼吸时，每次吸入或呼出的气量； B：呼吸系统的生理功能是指人体从外环境吸收代谢所消耗的CO2，排出代谢废物O2； C：呼吸机按通气频率的高低分常规频率、高频喷射以及高频振荡呼吸机； D：呼吸机结构包括传感器、电子电路、连接管路和气体回路； E：持续气道正压力的英文简称为PRVC。 12．超声诊断仪的表述下不正确的是（A） A：超声发出和接收的探头对应原理是负压电效应和电致伸缩效应； B：在一定范围内，超声探头的频率越低，能探测的深度就越深； C：人体组织的声特性阻抗越大，反射的能量越大； D：多普勒超声仪可以用来大致探知血流的方向和流速； E：通常相控阵超声探头都比较小，一般为2cm左右。 13．酸度计的相关表述不正确的是（B） A：pH含义是“氢离子指数”； B：酸度计的基本原理是通过参考电极测试一个自发原电池的平衡电动势；
现代医学电子仪器原理及设计 实验报告 班级:生医111班 姓名: 学号: 实验时间:11 – 16 周 实验地点:信工楼A303 指导教师: 目录
实验一温度测量 (1) 实验二脉搏测量5 实验三血压测量7 实验四呼吸测量13 实验五心音测量16 实验六心电测试19
实验一温度测量 一、实验目的 掌握温度测量的硬件电路实现方法，以及测量所得信号的微机处理和显示方法。 二、实验内容 利用电阻式温度传感器构成的测温电路及LabJack 硬件接口测量温度信号并传入微机中；利用LabView 软件，设计虚拟仪器面板，将测得的信号通过显示器显示出来。 三、实验原理 1、测温电路图如下图所示： 其中温度传感器可视为电流随温度变化的电流源，电路输出电压及温度成正比。
2、测量电路输出的模拟电压通过labjack 接口转化为数字信号输入微机中，这一AD 转换功能由labjack 硬件平台提供，labview 软件内的labjack 软件功能模块实现硬件接口的驱动和通信及信号处理等基本功能的实现。 3、如图所示，当温度变化时，温度传感器产生一线性电流，在电阻RC1 上形成响应的电压，该电压经过U2 进行一级和二级放大，输出一个正向、及温度变化大小成正比的线性电压。 四、实验步骤 1、接线：将输出端AI1 和GND 用电线连接至labjack 的AI1 和GND 端 2、调节硬件测温电路中的RC8 电位器阻值(顺时针放大)，从而调节输入信号幅度和电路的放大倍数，确定电路的电压输出幅度及温度变化之间的比例关系。 3、最终结果是：当温度升高时，响应的电压显示曲线也响应增大；反之亦然，当温度降低时，响应的电压显示曲线也响应减小。 4、利用labview 软件的设计平台及labjack 提供的功能模块，设计温度监测及显示用虚拟仪器。 五、实验数据处理 测常温得数据：changwen.dat 测手温得数据：shouwen.dat 由matlab编程对数据进行标定，得出温度及电压的关系。程序如下：
《临床检验仪器学》 一、选择题 1.流式细胞仪检测细胞的大小的信号是.：前向角散射 2、VCS白细胞分类技术不包括：细胞化学染色技术 3.毛细管粘度计不适合检测：全血 4、尿液分析仪的测试项目中，与酸碱指示剂无关的项目是：尿葡萄糖 5.血细胞分析仪中对网织红细胞的检测原理: 光散射和细胞化学染色 6、关于光学显微镜的分辨率，下列有误的是：与照明光的波长成反比 7、流式细胞仪中的光电倍增管接收：荧光 8、前向角散射可以检测：被测细胞的大小 9、流式细胞仪测定的标本，不论是外周血细胞,还是培养细胞，首先要保证是：单细胞悬液 10、电阻抗型血细胞分析仪的缺点是只能将白细胞按体积大小分为：三个亚群或二个亚群 11、有关血细胞分析仪的叙述不正确的是：高档次血细胞分析仪白细胞的分类计数很准确 12、双磁路磁珠法中，随着纤维蛋白的产生增多，磁珠的振幅逐渐：减弱 13、毛细管黏度计工作原理的依据是：泊肃叶定律 14、尿蛋白定性干化学检测法只适用于检测：清蛋白 15、流式细胞术尿沉渣分析仪的工作原理是：应用流式细胞术和电阻抗 16、BacT/Alert血培养瓶的底部含一个传感器，用于检测：二氧化碳 17、密度梯度离心法又称为：区带离心法 18、根据样品组份的密度差别进行分离纯化的分离方法是：等密度区带离心法 19、等密度区带离心法对于密度梯度液柱的要求是：液柱顶部的密度明显小于样品组份的密度，液柱底部的密度明显大于样品组份的密度 20、表示从转轴中心至试管最内缘或试管顶的距离的转头参数是：Rmin 21、pH玻璃电极对样本溶液pH的敏感程度取决于：电极的玻璃膜 22、PCO2电极属于：气敏电极 23、临床上大量使用的电解质分析仪，测量样本溶液中离子浓度的电极是：离子选择电极 24、通常血气分析仪中毛细管pH玻璃电极的pH测定范围是：0 10 25、为将血气分析仪气路系统所提供的气体饱和湿化，需经过的装置是：湿化器 26、世界上最早的自动生化分析仪是：管道式自动生化分析仪
引言 我国目前中小型企业在整个工业产业中占相当大的比例，这些企业的监控模式主要为模拟控制系统加以常规仪表为主的数据采集系统。这种监控模式存在着检修维护工作量大、没有可靠的历史记录等缺点。而且常规模拟仪表也进入老化淘汰期，设备可靠性明显降低，某些仪表的备品备件也得不到保障，因此中小型企业监控系统的技术改造工作已势在必行。 数据采集系统是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。 数据采集系统可以采集的工业运行数据包括电气参数和非电气参数两类。其中电气参数主要有电流、电压、功率、频率等模拟量，断路器状态、隔离开关位置、继电保护动作信号等开关量以及表示电度的脉冲量等。而非电气参数种类较多，既可以是采集某些工业中的各种温度、压力、流量等热工信号，也可有水电厂中的水位、流速、流量等水工信号，还可以采集诸如绝缘介质状态、气象环境等其它信号。 本次设计中数据采集系统是基于单片机的测量软硬件来实现灵活的测量显示系统，它主要完成数据信息的采集、A/D转换、标度变换、数据显示及实现报警系统。随着计算机技术的飞快发展和普及，以数据采集系统为核心的设备也迅速在国内外得到了广泛的应用，现代工业生产和科学研究对数据采集的要求也越来越高。 第1章数据采集系统概述 1.1 数据采集系统发展概况 数据采集系统起始于20世纪50年代,1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统,目标是测试中不依靠相关的测试文件,由非熟练人员进行操作,并且测试任务是由 测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性,可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大约在60年代后期，国外就有成套的数据采集设备产品进入市场，此阶段的数据采集
现代医学电子仪器原理与设计复习指导 目录 绪论阅读材料复习与练习 第一章医学仪器概述 第二章生物信息测量中的噪声和干扰 第三章信号处理 第四章生物电测量仪器 第五章血压测量 第六章医用监护仪器 第七章心脏治疗仪器与高频电刀 第八章医用电子仪器的电气安全 0阅读材料复习与练习 1.（医疗仪器）主要指那些单纯或组合应用于人体，用于生命科学研究和临床诊断治疗的仪器，包括所需的软件。 2.随着当今人类社会的发展和对医学模式认识上的转变，特别是以Internet为代表的信息技术的普及，以医院为中心的模式必然会再次回归到以（社区、家庭医疗为中心，“以人为本”、以预防为主）的医学模式上来。医学仪器的设计应充分认识这一医学发展的必然趋势。 3.以（社区医疗）为中心的医学模式正在崛起，我们从事医学仪器设计应充分认识到这一发展趋势。 4.（生物医学信号检测）技术是对生物体中包含的生命现象、状态、性质及变量和成分等信息的信号进行检测和量化的技术。 5. （生物信息处理）技术即是研究从被检测的湮没在干扰和噪声中的生物医学信号中提取有用的生物医学信息的方法。 6.（专家系统）实质上是某一专门知识，例如某种疾病的诊断、处方，某些矿物的资源勘探数据分析等的计算机咨询系统(软件)。专家系统的基础是（专家知识），一类是已经总结在书本上的定律、定理和公式等，另一类是专家们在实际工作中长期积累的经验、教训。 7.请给出虚拟医学仪器的系统构成，并叙述各模块的功能。 答案要点：虚拟医学仪器通常由通用计算机系统、扩充的硬件模块和软件模块三大部分构成。计算机系统指通用计算机，如PC机或工作站.功能：完成仪器的全套应用软件设计；硬件模块包括接口驱动部件、医学功能部件和传感器或作用部件。功能：接口驱动部件的功能是实现硬件模块与计算机的接口，是使硬件模块与计算机系统能进行有效的通信和数据传输的关键；医学功能部件是硬件模块的核心，该部件进行有关生理信号的放大、滤波、处理，然后经模数转换变为数字信号，由接口驱动部件送计算机系统；传感器或作用部件是硬件模块和虚拟医学仪器最前端的部件，传感器是将所获微弱生命信号转换为电信号，作用部件是用于治疗的各种物理因子发生器；软件模块由计算机的部分系统软件、工具软件和专为虚拟医学仪器设计的医学应用软件组成。功能：一是实现对整个仪器的有效管理，如医学信号的处理分析、存储等；二是提供友好的人机交互界面。 8.请简述应用CMOS电路的注意事项。 1）未用引脚的处理：由于CMOS电路是电压处理器件，输入电阻极大，因而输入引脚不能悬空，否则引起电荷的积累，产生较大的感应电动势，使管子导通，电路功耗大大增加。所以对与非门和与门的多余输入端应接高电平，而或门和或非门则应接至低电平。 2）输入信号幅度：CMOS电路输入信号的幅度应当保持在供电电压范围之内，若超过供电电压容易在输入端形成较大的电流，损坏输入端保护二极管，过大幅度还容易寄生可控硅现象造成电路的损坏。
肺功能仪检测原理与常用仪器 1 肺功能试验的临床意义 肺功能检查是临床上胸肺疾病及呼吸生理的重要检查内容。对于早期检出肺、气道病变，鉴别呼吸困难的原因，诊断病变部位，评估疾病的病情严重度及其预后，评定药物或其它治疗方法疗效，评估肺功能对手术的耐受力或劳动强度耐受力及对危重病人的监护等，肺功能检查均是必不可少的。其结果判断参考同种人群肺功能正常值。 肺功能检查通常包括通气功能、换气功能、呼吸调节功能及肺循环功能。检查项目繁多、临床上最为常用的是通气功能检查，它可对大多数胸肺疾病作出诊断；其它检查如弥散功能测定、闭合气量测定、气道阻力测定、膈肌功能测定、运动心肺功能试验、气道反应性测定等，可对通气功能检查作不同程度的补充。此外，血气分析亦是肺功能检查的一部分。 随着电子计算机技术的发展及临床对肺功能评估认识的不断深入，肺功能检测已成为临床肺部疾病三大诊断之一(另二者为病因诊断和病理诊断)。 2 肺功能仪的组成部分 肺功能的试验仪器主要由肺量计、气体分析仪及压力计组成，通过它们的组合，可测出肺功能的大多数指标，如肺容量、通气、弥散、呼吸肌肉力量、氧耗量、二氧化碳产生量等，其中肺量计在肺功能检测中最为常用。 2.1 肺量计： 肺量计是指用于测定肺容量的容量或流量计的仪器。按物理学定律，设某一瞬间的体积流量为Q，一定时间t内流过的流体的体积为V，则V=∫Qdt或Q=dV/dt；而体积流量是流体流速(V)与流经截面积(A)体的流速及吸/呼气体时间可求出吸/呼气容量；反之亦然。 2.1.1 容量测定型肺量计 容量测定型肺量计先测定流体的体积，而后得出流量。 2.1.1.1 水封式肺量计(water-sealed spirometer)： 这种肺量计结构简单、测量准确，但测量指标较少，不易于自动转换为流速参数，其容量所测为室温容量(ATPS状态)，应将其矫正为体温容积(BTPS状态)。目前已较少使用，仅在一些基层医院或生理实验室中尚有使用，如Collins肺量计。其构造如图1，钠石灰是CO2吸收剂，鼓风机用于减少机器的阻力，容量的变化记录于记纹鼓，这种设备的死腔量较大，一般为6L～8L。 由水将浮筒内外分隔，带有单向阀的管道与盛有CO2吸收剂的容器相连，浮筒内与病者以密封闭回路方式相连。浮筒经一滑轮悬拉，连至另一端与记录笔相连，记录笔可将浮筒位置的改变记录于记纹鼓上。当病人从浮筒中吸气或呼气时记录笔垂直上下移动，移动的幅度取决于吸/呼气的容量大小。 记纹鼓与一电机相连，电机转动时记纹鼓转动的速度恒定，并可选择不同速度，由描记笔水平记录。此为描记图的时间轴，而描记笔的垂直运动为插记图的容量轴，测试中描记出时间—容量曲线，从中可求出多个容量及流速参数。 2.1.1.2 干式滚桶式肺量计(dry-rolling seal spirometer)： 见图2。病人呼出的气体使活塞移动，活塞由滚桶隔样的密封器与圆桶密封。电压计检测活塞的移动，活塞移动时产生的电压信号可反映移动量的大小，间接反映呼吸气体容量。活塞面常较大，以减少活塞运动时的机械阻力。Gould 9000，FUDAC 50，ERS-1000,Ohio 800系列等肺量计属此类型。使用此类型肺功能仪时，病人呼吸为密封式，易发生交叉感染。 2.1.2. 流速测定型肺量计 流速式流量计则先测出流经截面积一定的管路的流体速度，然后求出流量，也称为间接
医学仪器原理学试题姓名：班级：学号： 一、选择题（每题分） 1、下列选项中哪一项不是影响医疗器械使用的使用环境：D A、温度 B、湿度 C、供电系统 D、操作人员性别 2、下列哪项不是临床使用的生物放大器所应满足的需求：B A、不影响所测部位的生理功能 B、测得信号存在畸变 C、能将信号和干扰分离 D、放大器能经受住大电流冲击 3、下列哪种设备不是治疗设备：D A、直线加速器 B、超声雾化器 C、呼吸机 D、显微镜 4、心电分析的依据不包括以下哪项：A A、QRS波的周期 B、QRS波峰方向 C、R-R间期 D、QRS波的幅度 5、床边监护仪的基本功能为：D A、无创血压 B、ECG C、体温测量 D、辅助呼吸 6、下列哪种设备不是用于电外科领域的：C A、氩气刀 B、超声刀 C、X刀 D、射频消融仪 7、呼吸机通气模式中不包括以下哪项：D A、控制通气 B、辅助通气 C、自主呼吸 D、部分控制通气 8、下列哪项是麻醉机日常使用中容易出现问题的部位：A
A、呼吸活瓣 B、挥发罐 C、监护仪 D、供气装置 9、心脏起搏器代替的是心脏哪一部分释放出电脉冲：A A、窦房结 B、希氏束 C、房室结 D、结间束 10、下列哪项不是人工心肺机的应用领域：D A、神经外科 B、一氧化碳中毒 C、心肺复苏 D、微创手术 11、医用直线加速器设备中产生电子束的部件是：B A、脉冲调制器 B、电子枪 C、加速管 D、治疗头 12、体外冲击波碎石机对冲击波源的要求中错误的是：D A、足够的能量 B、良好的方向性 C、对人体损伤较小 D、压力脉冲阶段稳定 13、激光束的特性不包括B A、方向性强 B、照射距离远 C、单色性好 D、能量密度大 14、X线物理特性不包括：A A、感光作用 B、穿透作用 C、荧光作用 D、电离作用 15、专门用于妇女乳腺检查的设备室：B A、移动X线机 B、钼靶机 C、C臂机 D、胃肠X线机 16、CT机的基本结构不包括：D A、X线产生系统 B、数据采集系统 C、图像显示系统 D、X 线防护系统 17、电磁波产生磁共振现象的基本条件不包括：D A、磁性原子核 B、静磁场 C、适当频率 D、高强度脉冲 18、超声设备中，完成电声的转换作用的组件是：B
现代医学电子仪器原理与设计 实验报告 班级:生医111班 姓名: 学号: 实验时间:11 – 16 周 实验地点:信工楼A303 指导教师:
目录 实验一温度测量 (1) 实验二脉搏测量 (5) 实验三血压测量 (7) 实验四呼吸测量 (13) 实验五心音测量 (16) 实验六心电测试 (19)
实验一温度测量 一、实验目的 掌握温度测量的硬件电路实现方法，以及测量所得信号的微机处理和显示方法。二、实验内容 利用电阻式温度传感器构成的测温电路及LabJack 硬件接口测量温度信号并传入微机中；利用LabView 软件，设计虚拟仪器面板，将测得的信号通过显示器显示出来。 三、实验原理 1、测温电路图如下图所示： 其中温度传感器可视为电流随温度变化的电流源，电路输出电压与温度成正比。 2、测量电路输出的模拟电压通过 labjack 接口转化为数字信号输入微机中，这一AD 转换功能由 labjack 硬件平台提供，labview 软件内的 labjack 软件功能模块实现硬件接口的驱动和通信及信号处理等基本功能的实现。 3、如图所示，当温度变化时，温度传感器产生一线性电流，在电阻RC1 上形成响应的电压，该电压经过U2 进行一级和二级放大，输出一个正向、与温度变化大小成正比的线性电压。 四、实验步骤
1、接线：将输出端AI1 和GND 用电线连接至labjack 的AI1 和GND 端 2、调节硬件测温电路中的RC8 电位器阻值(顺时针放大)，从而调节输入信号幅度和电路的放大倍数，确定电路的电压输出幅度与温度变化之间的比例关系。 3、最终结果是：当温度升高时，响应的电压显示曲线也响应增大；反之亦然，当温度降低时，响应的电压显示曲线也响应减小。 4、利用labview 软件的设计平台及labjack 提供的功能模块，设计温度监测及显示用虚拟仪器。 五、实验数据处理 测常温得数据：changwen.dat 测手温得数据：shouwen.dat 由matlab编程对数据进行标定，得出温度与电压的关系。程序如下： c=importdata('changwen.dat'); d=importdata('shouwen.dat'); x1=c.data(:,1); y1=c.data(:,2); a=mean(y1) x2=d.data(:,1); y2=d.data(:,2); b=mean(y2) subplot(1,2,1) plot(x1,y1,'b'); title('changwen figure'); xlabel('time'); ylabel('V1'); subplot(1,2,2); plot(x2,y2,'b'); title('shouwen figure'); xlabel('time'); ylabel('V1'); K=tgent(a,15,b,30) B=15-K*a 附：求斜率功能函数 function y=tgent(x1,y1,x2,y2) %求两点连线的斜率 if x1==x2 disp('error:斜率不存在') else y=(y1-y2)./(x1-x2); end 运行结果如下：
填空： 第一章：概述 1. 医学仪器主要用于对人的疾病进行________ 和_______ 。 2. 共模抑制比定义为 ___________ 与 ______ 之比。 3. 信噪比定义为 _________ 与_______ 之比。 4. 频率响应是指仪器保持 ____________ 时，允许 ______ 的范围，它是衡量系统增益随频 率变化的一个尺度。 5. 仪器的灵敏度是指 _______ 与_______ 之比。 6. 从人体拾取的生物信号不仅 ______________ 、而且_________ 。常见的交流感应噪声 和电磁感应噪声危害较大。一般来说， _________________ 更有意义。 7. 精密度是指指仪器对测量结果区分程度的一种度量。用它可以表示 在_______ 条件下___________ 所得数值的接近程度。 8. 医用仪器的检测对象是人体。应确保__________ 、 _______ 、________ 和_______ ，有时 因______ 产生的危害也是不允许的。 9. 医学仪器按用途可分为两大类：__________ 和________ 。 10. 生物信号一般为 _______ 、________ 信号，常见的 _______ 和______ 危害较大。一般 来说，_______ 更有意义。 11. 生物信号一般为 _______ 、_______ 信号，必须尽量采取各种措施，使噪声影响减至最 小。一般来说，_______ 更有意义。 12. 输入量 ______ 时，输出量________ 而上、下漂动、缓慢变化的现象称为零点漂移。 13. 在医学仪器的临床应用中，操作者为医生或医辅人员，因此要求医学仪器 必须_________ 、 ______ 、 _____ 。 14. 由一个实际系统构造一个模型的任务一般包括两方面的内容：第一是______ 第二 15. 模型的有效性用符合程度来度量，它可分以下三个不同级别的模型有 效: _______ ；______ ；______ 。 16. 物理模型，根据其与原型相似的形式可分为如下四种类 型: 17.建立生理系统数学模型的方法主要有两种。
医学仪器（medical instrument）：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。 一、医学仪器的主要技术特性 a) 1. 准确度（accuracy） b) 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。 c) 3. 输入阻抗（input impedance）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： d) 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。 e) 5. 频率响应（frequency response） f) 6. 信噪比（signal to noise ratio）噪声定义：除被测信号之外的任何干扰。 g)7. 零点漂移（zero drift）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。 8.共模抑制比（CMRR——common rejection ratio）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; 9.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 三．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 四．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 四、医学仪器的分类