医用电子仪器认识实习

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1、医用仪器认识实习姓名：学号：专业：生物医学工程实习时间：2012年8月27日-9月7日实习地点：信自楼107、111一．实习目的昆明理工大学信息与自动化学院生物医学工程系，专业定位为：医用仪器设计、使用及维护。通过实际动手拆装医用仪器；分析医用仪器的结构、原理；分析、绘制部分医用仪器电路（根据PCB绘制原理图）；并查阅与所拆装仪器相关的资料及国内外医用仪器发展概况。对医用仪器的结构、原理有一定了解，并对生物医学专业的方向及将来从事的工作有一定的感性认识。撑握一些医用仪器设计、维护的方法，为将来就业

2、及工作打下一定的基础。二．实习设备生物电放大器一台、安装有protel软件的PC机一台。三．实习内容1.仪器拆装；在生物医学工程系仪器拆装实验室，我们组选取了生物电放大器，拆开仪器，取下的PCB如下图所示：图1.生物电放大器中的一块PCB1.仪器原理、结构分析随着数字电子技术的发展，对生物电信号的简单记录重现已不在能满足当前的需要，通过对已获取的数字信号进行处理如数字滤波、参数计算、频域变换等以得到更佳的信号和更多的信息已成为现今电子技术发展的趋势。而这一切的实现的一个重要的前提是将生物电信号数字

3、化，众所周知，生物电信号一般都非常微弱，mV或μV量级的，只有对其进行放大到适当范围才能够为ADC采集转化，这些都决定了信号放大电路成为整个系统设计成败的关键。生物电放大器是全隔离、高性能的差分放大器，配置了最适合的滤波器，用于测量多种生物学信号，包括ECG、EEG、EMG等。放大器包含一个音频输出，可以连接耳机或者有源音箱，并附带屏蔽电缆线和屏蔽导联线。2.部分电路分析，根据PCB绘制原理图并分析电路工作原理；在PCB上选取了以两片UA741为主的部分电路，在protel中绘制的原理图如下图所示

4、：图1.生物电放大器的部分电路原理图该电路由同相滞回比较电路和积分电路组成。运算放大器U1与电阻R1，R2，R3，R6及D1，D2组成滞回比较器；运算放大器U2与R4，R5及C1组成反相积分器。比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路。滞回比较器输出电压U01在t0时刻由-Uz跃变为+Uz(为第一暂态)，此时积分电路进行反向积分，输出电压u0呈线性下降，当u0下降到滞回比较器的阈值电压-UT时即t1时刻,滞回比较器的输出的电压U01从+Uz跃变到-Uz（为第二暂态）。此后，积分电路进行正向积分，u0呈

5、线性上升，当u0上升到滞回比较器的阈值电压+UT时即t2时刻,u01从-Uz又跃变回到+Uz，即返回第一暂态，电路又开始反向积分。如此周而复始，产生振荡。运放UA741工作原理与电路图UA741是没过仙童公司较为早期的产品，由于其性能完善，如差模电压范围和巩膜电压范围宽，增益高，不需外加补偿，功耗低，负载能力强，有输出保护等，因此具有广泛的应用。图2.运放UA741工作原理与电路图4.根据所绘制原理图进行电路仿真。在protel中对绘制的原理图进行仿真，在setup中调节参数如下图2所示时，能得到

6、图3所示的结果。图3.Setup中设置的部分参数图4.运行结果四．生物电放大器相关资料研究动物的感觉生理和神经生理时，常用电生理方法对活动过程作定性和定量的测量，因此需要使用生物电放大器。这类放大器往往具有一些特殊的性能，以适应不同的测量对象。例如研究视觉生理时测量视网膜电图，鉴定昆虫性外激素的化学结构时测量触角电图，针刺镇痛机理研究中测量大脑的诱发电位等。这些电位都是许多感觉细胞或神经细胞的复合电极，其阻抗可高达几十兆欧，故要求放大器的输入阻抗大于一千兆欧。而且高的信号源内阻与电极电容、放大器输

7、入电容和馈线等的杂散电容又形成积分电路，使信号的高频端衰减。因此要采用仿真技术，对信号进行高频补偿。放大器输入端的栅流过大会在电极尖端引起离子电泳现象，并对生物组织产生影响。故一般使用条件下要求栅流小于10-11安，作更精密的测量就要小于10-12安。一个适用于多种试验条件的生物电放大器，必须基本上能满足上述各种要求。生物电放大器的功能和优点：全隔离设计，保证实验对象安全；低噪声、高增益，为生物电信号测量专门设计；软件控制低通、高通、陷波滤波，有效过滤噪声；同时提供音频输出，可以监听EMG,ECG

8、信号。四．国内外医用仪器发展概况(一)全球电子医疗器械市场概况1．市场现状与特征(1)市场现状。2007年全球电子医疗器械市场保持两位数的高速增长．同比增长13．3％。全年市场份额达到920．6亿美元。随着对电子医疗产品应用的普及，电子医疗器械在医疗器械整体市场中所占比重进一步增加，达到47％。(2)市场特征。美国占全球市场主导地位，美国经济发达、科技领先，电子医疗器械市场发展最早最成熟，在全球电子医疗器械市场所占比重也最大．在全球电子医疗器械市场中所占比重2007年达到45．5％