医疗电子仪器的设计与开发 医疗仪器设计、制作和测试的实用技术PDF电子书下载

第1章 生物电放大器 1

1.1 弱极化体表电极 4

1.2 单端生物电放大器 6

1.3 电极的超高输入阻抗缓冲器阵列 8

1.4 不用导电膏的生物电测量电极 11

1.5 单端生物电放大器阵列 17

1.6 人体电压驱动法 20

1.7 差动放大器 24

1.7.1 简单生物电差动放大器 25

1.8 仪表放大器 29

1.8.1 普通生物电仪表放大器 30

1.8.2 开关电容生物电仪表放大器 33

参考文献 43

第2章 生物电放大器通频带的选择 44

2.1 宽带生物电放大器 46

2.2 去直流生物电放大器 49

2.3 交流耦合生物电前置放大器 51

2.4 自举式交流耦合生物电仪表放大器 52

2.5 无源滤波器 54

2.6 有源滤波器 63

2.7 50/60Hz陷波滤波器 74

2.8 消谐器 77

2.9 开关电容滤波器 81

2.10 斜率限制器 86

2.11 具备起搏脉冲检测和伪迹去除功能的心电图放大器 89

2.12 带过载检测电路的放大器 93

参考文献 101

第3章 医疗仪器的安全性设计 102

3.1 电击的防护标准 102

3.2 漏电流 106

3.3 差动心电图隔离放大器设计实例 107

3.4 独立的模拟信号隔离器 111

3.5 三端隔离放大器 114

3.6 光耦式模拟信号隔离器 116

3.7 光耦式线性模拟信号隔离器 120

3.8 数字信号隔离器 125

3.9 隔离式模数转换器的控制软件 128

3.10 隔离式模拟信号多路切换器 130

3.11 电源 133

3.12 其他安全防护措施 134

3.13 符合性测试 135

3.13.1 接地完整性 136

3.13.2 漏电流和人体附属电流的测量 138

3.13.3 万能微安表 141

3.13.4 耐压测试 147

3.13.5 其他危险性测试 152

3.14 结束语 153

参考文献 153

第4章 电磁兼容性与医疗仪器 154

4.1 医疗仪器发射的干扰 155

4.2 数字电路的辐射发射 156

4.3 电磁场 161

4.4 电场和磁场的近场区探测 166

4.5 自制频谱分析仪 168

4.6 传导发射 175

4.7 电磁干扰的敏感性测试 178

4.7.1 静电放电的敏感性测试 180

4.7.2 辐射性电磁干扰的敏感性测试 185

4.7.3 传导性电磁干扰的敏感性测试 190

4.7.4 电力线快速瞬变干扰的敏感性测试 191

4.7.5 电力线高能瞬变干扰的敏感性测试 192

4.7.6 电力线电压暂降、中断和变化的敏感性测试 194

4.7.7 磁场的敏感性测试 195

4.8 设计经验和补救措施 197

4.8.1 屏蔽 198

4.8.2 信号线的实际带宽 199

4.8.3 PCB布局的注意事项 201

4.8.4 PCB走线的传输线模型 202

4.8.5 脉冲反射与终端匹配技术 203

4.8.6 并行传输的时序偏差与走线的等长要求 205

4.8.7 串扰及其易感通路 206

4.8.8 电路板性能分析 207

4.8.9 测试时的补救措施 208

4.9 结束语 210

参考文献 211

第5章 信号调理、数据采集与频谱分析 213

5.1 通用型传感器接口 214

5.1.1 A/D转换器 217

5.1.2 信号调理 222

5.1.3 D/A转换器 224

5.1.4 电流源 226

5.1.5 数字I/O口 228

5.1.6 通用传感器接口的制作 228

5.1.7 通用传感器接口的软件 228

5.1.8 传感器信号调理 231

5.2 采样率与奈奎斯特定理 234

5.3 PC的数据采集卡 237

5.3.1 将声卡变成直流耦合精密A/D转换器 239

5.4 频谱分析 246

5.4.1 FFT与功率谱密度 247

5.4.2 FFT隐含的缺陷 247

5.4.3 补零FFT 250

5.4.4 经典谱估计方法 250

5.4.5 高分辨率谱估计方法 251

5.4.6 谱估计算法的实现 254

5.4.7 阵列信号的处理方法 255

5.4.8 有关谱估计的补充说明 258

参考文献 260

第6章 用于刺激、测试和校准的各种信号源 261

6.1 任意波形模拟信号发生器 264

6.2 模拟信号波形的数字发生器 268

6.2.1 直接数字合成器 268

6.3 数字化任意波形发生器的基本原理 272

6.3.1 PC可编程的任意波形发生器 274

6.3.2 任意波形数据的创建 280

6.3.3 利用PC的声卡制作任意波形发生器（ARB） 285

6.3.4 将声卡变成精密直流耦合任意波形发生器（ARB） 287

6.4 自适应模拟器 291

6.4.1 心脏仿真器的固件 302

6.4.2 无线电发射装置引发的问题 304

6.4.3 物理仿真模型 308

6.5 逼真的生理信号发生源 318

参考文献 319

第7章 可兴奋组织的刺激 321

7.1 细胞外刺激 324

7.2 电刺激的临床应用 328

7.3 神经和肌肉的直接电刺激 334

7.3.1 电容放电刺激器 334

7.3.2 恒流源刺激器 337

7.3.3 运算放大器桥接电路刺激器 341

7.3.4 植入式电极的电荷传输 344

7.3.5 神经肌肉电刺激 351

7.3.6 经皮神经电刺激 355

7.3.7 干扰刺激 359

7.3.8 经皮电刺激的常规安全措施及禁忌 362

7.4 磁刺激 363

7.4.1 磁刺激的感应电场 365

7.4.2 磁刺激器的设计 365

7.4.3 磁刺激器刺激线圈的设计 371

7.4.4 磁刺激器产品及其应用 372

7.4.5 磁刺激的安全性 374

7.5 其他临床电刺激应用 374

7.5.1 电刀和射频消融 374

7.5.2 离子电渗疗法 376

7.5.3 心脏收缩调节 377

7.5.4 骨生长刺激器 378

7.5.5 慢性创口愈合的电刺激治疗 379

7.5.6 电穿孔疗法 380

7.5.7 电化学疗法 381

7.5.8 利用纳秒脉冲电场诱导细胞凋亡 382

7.5.9 栓塞治疗法 383

7.5.10 微电流刺激和其他能量疗法 383

参考文献 384

第8章 心脏起搏与除颤 387

8.1 心动过缓 389

8.2 早期的心脏起搏器 390

8.2.1 起搏器的状态机 391

8.3 可编程心脏起搏器 396

8.4 植入器械的通信方式 398

8.5 体外VVI起搏器 399

8.5.1 VVI心脏起搏器的固件 404

8.6 器件的功耗 409

8.7 软件测试 410

8.8 频率适应性起搏 411

8.9 阻抗测量技术 412

8.10 心内阻抗传感器 420

8.11 经皮起搏 432

8.12 室性心律失常 433

8.13 除颤 434

8.13.1 基本除颤器 434

8.13.2 植入式心律转复除颤器 437

8.14 除颤器样机设计 439

8.14.1 电源电路 443

8.14.2 高压电容充电器 445

8.14.3 储能电容 447

8.14.4 开关器件 447

8.14.5 隔离放大器 449

8.14.6 除颤器样机的微处理器 451

8.14.7 D/A转换器和A/D转换器 454

8.14.8 电气隔离的手动模式按钮 455

8.14.9 导联阻抗的测量电路 455

8.14.10 除颤器样机的固件 459

8.15 心脏颤动仪 462

8.16 结束语 464

参考文献 465

后记 466

附录 473

附录A 材料及元器件供应商的联系方式和网址 473

附录B 本书ftp网站上提供的软件 477