醫(yī)用電子儀器分析與維護(hù)第一章

醫(yī)用電子儀器分析與維護(hù)第一章第一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二聽(tīng)說(shuō)由你學(xué)本事得之為子孫花金錢(qián)施之于父母第二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第一章醫(yī)學(xué)儀器概述本章內(nèi)容：

醫(yī)學(xué)儀器定義醫(yī)學(xué)電子儀器的結(jié)構(gòu)和工作方式醫(yī)學(xué)電子儀器的特性和分類(lèi)醫(yī)學(xué)儀器的開(kāi)發(fā)與維修醫(yī)學(xué)儀器的發(fā)展趨勢(shì)第三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二現(xiàn)在藥耗材設(shè)備儀器器械家具第四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二將來(lái)藥耗材設(shè)備儀器器械家具第五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二未來(lái)”四化”儀器耗材化藥物靶向化醫(yī)療服務(wù)化數(shù)字信息化第六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二未來(lái)必要的能力你會(huì)使用網(wǎng)絡(luò)獲取信息嗎？你會(huì)提出問(wèn)題嗎？你會(huì)遵循說(shuō)明書(shū)、手冊(cè)嗎？第七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第一節(jié)醫(yī)學(xué)儀器定義醫(yī)學(xué)儀器主要用于檢測(cè)人體各種生理參數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行處理，供醫(yī)生對(duì)患者的疾病進(jìn)行診斷、治療的儀器。---P1第九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二定義的解讀第十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

目的（P2）:1、疾病的預(yù)防、診斷、治療、監(jiān)護(hù)或者緩解2、損傷或殘疾的診斷、治療、監(jiān)護(hù)、緩解或補(bǔ)償3、解剖或生理過(guò)程的研究、替代或者調(diào)節(jié)4、妊娠控制第十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二問(wèn)題為什么現(xiàn)在去醫(yī)院看個(gè)感冒會(huì)被要求照X光？第十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第二節(jié)醫(yī)學(xué)儀器的結(jié)構(gòu)和工作方式共性在哪里邏輯性以信號(hào)檢測(cè)提取、處理、應(yīng)用為主線(xiàn)檢測(cè)提取：被測(cè)對(duì)象、傳感器或電極處理：放大器、濾波器、單片機(jī)/計(jì)算機(jī)、驅(qū)動(dòng)應(yīng)用：記錄顯示、驅(qū)動(dòng)輔助系統(tǒng)電源系統(tǒng)第十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第二節(jié)醫(yī)學(xué)儀器的結(jié)構(gòu)和工作方式醫(yī)學(xué)儀器的系統(tǒng)框圖見(jiàn)P2圖1-1由于人體各種生理參數(shù)具有幅度低、頻率低、存在較強(qiáng)的噪聲背景特點(diǎn)，所以，生理信號(hào)從人體檢測(cè)出來(lái)到最終以一種可視化的方式表示出來(lái)，需要經(jīng)過(guò)信號(hào)檢測(cè)、預(yù)處理、信號(hào)處理、現(xiàn)實(shí)記錄幾個(gè)環(huán)節(jié)心電圖機(jī)、腦電圖機(jī)、肌電圖機(jī)、監(jiān)護(hù)儀器第十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：生物信號(hào)的基本特征控制論創(chuàng)始人N.維納：“人是一個(gè)維持穩(wěn)態(tài)的機(jī)構(gòu)”、“人的生命在于穩(wěn)態(tài)的維持之中”第十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：生物信號(hào)的基本特征不穩(wěn)定性非線(xiàn)性概率性直接/間接實(shí)時(shí)/延時(shí)連續(xù)/間斷病情病種環(huán)境工程技術(shù)條件第十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：生物信號(hào)的檢測(cè)與處理1.生物信號(hào)的檢測(cè)2.生物信號(hào)的處理針對(duì)生物信號(hào)的特點(diǎn)采用不同的電極或傳感器經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換的信號(hào)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行濾波、識(shí)別、分析等第十七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二系統(tǒng)框圖的延伸信號(hào)采集信號(hào)預(yù)處理信號(hào)處理控制處理（CPU）記錄/顯示反饋/控制刺激/激勵(lì)誘發(fā)自發(fā)信號(hào)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸檢測(cè)系統(tǒng)處理系統(tǒng)記錄顯示系統(tǒng)輔助系統(tǒng)第十八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第十九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.生物信息檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)生物信息的特點(diǎn)，針對(duì)不同的生理參量，采用不同的方式（傳感器和電極）（處理電路）傳感器和電極的性能好壞直接影響到醫(yī)學(xué)儀器的整機(jī)性能，應(yīng)該十分重視！醫(yī)學(xué)儀器的基本構(gòu)成第二十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：傳感器把各種生理信息轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的電信號(hào)或其他可用信號(hào)第二十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二醫(yī)學(xué)儀器的基本構(gòu)成2.生物信息的處理系統(tǒng)為了從檢測(cè)到的信號(hào)中獲得更多的有用信息，同時(shí)使信息的特征更明確、更準(zhǔn)確、更直觀3.生物信息的記錄與顯示系統(tǒng)直接描記式記錄器存儲(chǔ)記錄器數(shù)字式顯示器4.輔助系統(tǒng)第二十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二醫(yī)學(xué)儀器的工作方式直接和間接實(shí)時(shí)和延時(shí)間斷和連續(xù)模擬和數(shù)字第二十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

1.準(zhǔn)確度（Accuracy）2.精密度(Precision)3.輸入阻抗(Inputimpedance)4.靈敏度(Sensitivity)5.頻率響應(yīng)(Frequencyresponse)6.信噪比(SignaltoNoiseRatio)7.零點(diǎn)漂移(Zerodrift)8.共摸抑制比(CMRRcommonmoderejectionratio)一、醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性

（或稱(chēng)為靜態(tài)參數(shù)staticcharacteristics）

第三節(jié)

醫(yī)學(xué)儀器的特性與分類(lèi)第二十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí):靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性靜態(tài)特性:描述儀器對(duì)于直流或甚低頻信號(hào)的性能。對(duì)于輸入是恒值的信號(hào),由輸出信號(hào)特此說(shuō)明測(cè)量的質(zhì)量。動(dòng)態(tài)特性：他需要用微分和（或）積分方程來(lái)描述儀器的質(zhì)量。第二十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性1. 準(zhǔn)確度（accuracy）準(zhǔn)確度是衡量?jī)x器測(cè)量系統(tǒng)誤差的一個(gè)尺度。準(zhǔn)確度定義為：影響儀器準(zhǔn)確度的原因：元件的誤差指示或記錄系統(tǒng)的機(jī)械誤差系統(tǒng)頻響欠佳引起的誤差因非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換引起的誤差來(lái)自被測(cè)對(duì)象和測(cè)試方法的誤差不存在準(zhǔn)確度為零的儀器第二十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2. 精密度（precision）精密度是指儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果區(qū)分程度的一種度量，用它可以表示出在相同條件下，用同一種方法多次測(cè)量所得的數(shù)值得接近程度。它不同于準(zhǔn)確度，精密度高的儀器其準(zhǔn)確度未必一定高。若兩臺(tái)儀器，在相同條件下使用，就容易比較出準(zhǔn)確度與精密度的不同。一、醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性第二十七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二與精確度有關(guān)指標(biāo)：精密度、準(zhǔn)確度和精確度(精度)精確度(精密準(zhǔn)確度)準(zhǔn)確度：說(shuō)明儀器輸出值與真值的偏離程度。如,某流量?jī)x器的準(zhǔn)確度為0.3m3/s，表示該測(cè)量?jī)x器的輸出值與真值偏離0.3m3/s。準(zhǔn)確度是系統(tǒng)誤差大小的標(biāo)志，準(zhǔn)確度高意味著系統(tǒng)誤差小。同樣，準(zhǔn)確度高不一定精密度高。精密度：說(shuō)明測(cè)量?jī)x器輸出值的分散性，即對(duì)某一穩(wěn)定的被測(cè)量，由同一個(gè)測(cè)量者，用同一個(gè)儀器，在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)重復(fù)測(cè)量多次，其測(cè)量結(jié)果的分散程度。例如，某測(cè)溫儀器的精密度為0.5℃。精密度是隨即誤差大小的標(biāo)志，精密度高，意味著隨機(jī)誤差小。注意：精密度高不一定準(zhǔn)確度高。第二十八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二精確度：是精密度與準(zhǔn)確度兩者的總和，精確度高表示精密度和準(zhǔn)確度都比較高。在最簡(jiǎn)單的情況下，可取兩者的代數(shù)和。機(jī)器的常以測(cè)量誤差的相對(duì)值表示。

（a）準(zhǔn)確度低精密度低（b）準(zhǔn)確度低而精密度高（c）精確度高在測(cè)量中我們希望得到精確度高的結(jié)果。

第二十九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二3. 輸入阻抗（inputimpedance）醫(yī)學(xué)儀器的輸入阻抗與被測(cè)對(duì)象的阻抗特性、所用電極或傳感器的類(lèi)型及生物體接觸界面有關(guān)，表達(dá)式為：若儀器使用的傳感器作非電參數(shù)測(cè)量，對(duì)于一個(gè)壓力傳感器而言，其輸入阻抗Z為被測(cè)量的輸入變量X1和另一個(gè)變量X2的比值，即：其功率P為：一般生物電放大器的輸入阻抗應(yīng)比他本身的阻抗大100倍以上才能滿(mǎn)足要求。一、醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性第三十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二輸入阻抗反映一個(gè)系統(tǒng)對(duì)其前一級(jí)系統(tǒng)的功率要求，輸入阻抗越高，它從前一級(jí)所吸取的電流越小(X2越小)，因而越容易與前一級(jí)系統(tǒng)相連接，不致引起前級(jí)輸入信號(hào)的改變。許多生物信號(hào)都很微弱，不能像測(cè)量?jī)x器提供較大的電流，否則將會(huì)引起被測(cè)量的生物信號(hào)發(fā)生變化（如幅度衰減）。因此要求用于生物醫(yī)學(xué)測(cè)量的儀器具有很高的輸入阻抗，例如生物電放大器的輸入阻抗一般為2~10兆歐，用于測(cè)量細(xì)胞單位的微電極放大器的輸入阻抗高達(dá)數(shù)十至數(shù)百兆歐。第三十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí):輸出阻抗輸出阻抗：反映系統(tǒng)輸出端向后級(jí)系統(tǒng)提供電流的能力，輸出阻抗越低，向后級(jí)系統(tǒng)提供電流的能力愈強(qiáng)。Z0表示輸入端接的負(fù)載阻抗；V0和Vh分別表示系統(tǒng)輸出端開(kāi)路和接電阻Zh時(shí)的輸出電壓第三十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二4. 靈敏度（sensitivity）當(dāng)輸入為單位輸入量時(shí)，輸出量的大小即為靈敏度的值。一、醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性輸出變化量與引起它變化的輸入變化量之比對(duì)于線(xiàn)性系統(tǒng)，靈敏度是常數(shù)；對(duì)于非現(xiàn)行系統(tǒng)則不然；當(dāng)輸出變化一定時(shí),靈敏度越高的儀器對(duì)微弱輸入信號(hào)反應(yīng)的能力越強(qiáng)!第三十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二4. 靈敏度（sensitivity）靈敏度表示法：生物電位——μv/cm、mv/cm、v/cm壓力——mmHg/刻度心率——每分鐘心博數(shù)/刻度心率間隔——μs/cm、ms/cm、s/cm一、醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性第三十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二4. 靈敏度（sensitivity）輸出響應(yīng)的波形與輸入信號(hào)相同，而幅度隨輸入量同樣倍數(shù)變化時(shí)稱(chēng)為線(xiàn)性。在現(xiàn)性系統(tǒng)中，靈敏度對(duì)所有輸入的絕對(duì)電平是相同的，并可以應(yīng)用疊加原理。實(shí)際上醫(yī)學(xué)儀器不可能是一個(gè)理想的線(xiàn)性系統(tǒng)，有時(shí)為了滿(mǎn)足一定的需要常引入非線(xiàn)性環(huán)節(jié)。一、醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性第三十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：電平與絕對(duì)電平在電子電路中，所謂“電平”，指的是電路中的兩點(diǎn)或幾點(diǎn)在相同阻抗下電量的相對(duì)比值。在這里的電量指的是“電壓”、“電流”和“電功率”。通?？偸怯媚滁c(diǎn)為“高電平”，某點(diǎn)為“低電平”來(lái)敘述雖然未指出高、低電平的數(shù)值，但通常高電平總是指接近于工作電源電壓的數(shù)值，而低電平則是指接近0v的電壓數(shù)值。第三十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：電平與絕對(duì)電平在參考電平的設(shè)定中，有相對(duì)電平和絕對(duì)電平兩種選擇。兩種方式完全是根據(jù)測(cè)量的需要來(lái)選擇的例如我們?cè)跍y(cè)量放大器的增益時(shí)，若選取輸入電壓作為參考電平，則按照公式所求得的輸出電平為相對(duì)電平。如果所選參考電平選取國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，則所求出的電平值為絕對(duì)電平。第三十七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：疊加原理定義：由全部獨(dú)立電源在線(xiàn)性電阻電路中產(chǎn)生的任一電壓或電流，等于每一個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用所產(chǎn)生的相應(yīng)電壓或電流的代數(shù)和。比如，物理中幾個(gè)外力作用于一個(gè)物體上所產(chǎn)生的加速度，等于各個(gè)外力單獨(dú)作用在該物體上所產(chǎn)生的加速度的總和，這個(gè)原理稱(chēng)為疊加原理。第三十八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：疊加原理定義：由全部獨(dú)立電源在線(xiàn)性電阻電路中產(chǎn)生的任一電壓或電流，等于每一個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用所產(chǎn)生的相應(yīng)電壓或電流的代數(shù)和。比如，物理中幾個(gè)外力作用于一個(gè)物體上所產(chǎn)生的加速度，等于各個(gè)外力單獨(dú)作用在該物體上所產(chǎn)生的加速度的總和，這個(gè)原理稱(chēng)為疊加原理。第三十九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：疊加原理疊加原理是指:如果系統(tǒng)相應(yīng)于任意兩種輸入和初始狀態(tài)(u1(t),x01)和(u2(t),x02)時(shí)的狀態(tài)和輸出分別為(x1(t),y1(t))和(x2(t),y2(t)),則當(dāng)輸入和初始狀態(tài)為(C1u1(t)+C2u2(t),C1x01+C2x02)時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)和輸出必為(C1x1(t)+C2x2(t),C1y1(t)+C2y2(t))其中x表示狀態(tài),y表示輸出，u表示輸入，C1和C2為任意實(shí)數(shù)。第四十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：疊加原理線(xiàn)性系統(tǒng)的狀態(tài)變量(或輸入變量)與輸出變量間的因果關(guān)系可用一組線(xiàn)性微分方程或差分方程來(lái)描述，這種方程稱(chēng)為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。作為疊加性質(zhì)的直接結(jié)果，線(xiàn)性系統(tǒng)的響應(yīng)可以分解為兩個(gè)部分：零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)。前者指由非零初始狀態(tài)所引起的響應(yīng)；后者則指由輸入引起的響應(yīng)。兩者可分別計(jì)算。這一性質(zhì)為線(xiàn)性系統(tǒng)的分析和研究帶來(lái)很大方便。第四十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：非線(xiàn)性度第四十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二5. 頻率響應(yīng)（frequencyresponse）頻率響應(yīng)是指儀器保持線(xiàn)性輸出時(shí)允許輸入頻率變化的范圍，它是衡量系統(tǒng)增益隨頻率變化的一個(gè)尺度。一般的醫(yī)學(xué)儀器要求在通頻帶內(nèi)應(yīng)有平坦的響應(yīng)。一、醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性第四十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)簡(jiǎn)稱(chēng)頻響，(FrequencyResponse)，在電子學(xué)上用來(lái)描述一臺(tái)儀器對(duì)于不同頻率的信號(hào)的處理能力的差異。頻響也稱(chēng)響曲線(xiàn)，是指增益隨頻率的變化曲線(xiàn)。理想的頻響曲線(xiàn)應(yīng)當(dāng)是平直的，聲音信號(hào)通過(guò)后不產(chǎn)生失真。第四十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí):增益表示放大器功率放大倍數(shù),以輸出功率同輸入功率比值的常用對(duì)數(shù)表示，單位為分貝,用以表示功率放大的程度。亦指電壓或電流的放大倍數(shù)。如果a的n次方等于x（a>0，且a不等于1），那么數(shù)n叫做以a為底x的對(duì)數(shù)（logarithm），記作n=㏒ax其中，a叫做對(duì)數(shù)的底數(shù)，x叫做真數(shù),n叫做“以a為底x的對(duì)數(shù)”。第四十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二頻率響應(yīng)有沒(méi)有看懂了一些?第四十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二6. 信噪比（signaltonoiseratio）一、醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性噪聲:除被測(cè)信號(hào)之外的任何干擾都可稱(chēng)為噪聲.外部噪聲磁場(chǎng)干擾內(nèi)部噪聲電子器件的熱噪聲散粒噪聲1/f噪聲第四十七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：熱噪聲thermalnoise又稱(chēng)白噪聲。是由導(dǎo)體中電子的熱震動(dòng)引起的，它存在于所有電子器件和傳輸介質(zhì)中。它是溫度變化的結(jié)果，但不受頻率變化的影響。熱噪聲是在所有頻譜中以相同的形態(tài)分布，它是不能夠消除的，由此對(duì)通信系統(tǒng)性能構(gòu)成了上限。第四十八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：電阻的熱噪聲引起電路中電流或電路兩點(diǎn)間電位差不停起伏的電阻熱噪聲它是電阻的固有性質(zhì)，任何電阻器都不例外。Vn=4kTRB^0.5其中k為波爾茲曼常數(shù)（1.38x10^23J/K），T為電阻的溫度，B是帶寬，R是電阻阻值。由于噪聲與絕對(duì)溫度的平方根成正比，所以用降低溫度的方法降低噪聲通常沒(méi)有明顯效果第四十九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：散粒噪聲散粒噪聲是半導(dǎo)體的載體密度變化引起的噪聲散粒效應(yīng)噪聲是Schottky于1918年研究此類(lèi)噪聲時(shí),用子彈射入靶子時(shí)所產(chǎn)生的噪聲命名的。因此,它又稱(chēng)為散彈噪聲或顆粒噪聲。第五十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：散粒噪聲在低頻和中頻下，散粒噪聲與頻率無(wú)關(guān)（白噪聲），高頻時(shí)，散粒噪聲譜變得與頻率有關(guān)。散粒噪聲有白噪聲的特性，其電流均方值與電子電荷量q、總的直流電流Idc和帶寬delt(f)成正比關(guān)系：I^2=2*q*Idc*delt(f)。這種噪聲的強(qiáng)度隨著平均電流強(qiáng)度或平均光強(qiáng)度增加，但是由于電流強(qiáng)度或光強(qiáng)度的增加會(huì)使信號(hào)本身的強(qiáng)度增加相對(duì)散粒噪聲的增加更快，增加電流強(qiáng)度或光強(qiáng)度實(shí)際是提升了信噪比。第五十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：散粒噪聲《噪聲的歷史》/p-96589060182.html布朗運(yùn)動(dòng)—愛(ài)因斯坦–Schottky—貝朗實(shí)驗(yàn)室…第五十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：1/f噪聲宇宙中的“1/f波動(dòng)(1/ffluctuation，1/f噪聲)”具有維系大環(huán)境平衡、和諧的重要作用自然界存在著許多波動(dòng)，可以按功率譜密度與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。有三種典型噪聲的波動(dòng)特性。白噪聲，功率譜密度平行于橫軸，是與頻率無(wú)關(guān)的量，1/f0波動(dòng)布朗噪聲，功率譜密度與f2成反比，我們稱(chēng)之為1/f2波動(dòng)1/f波動(dòng)介于上述兩種形式之間的噪聲，在局部呈無(wú)序狀態(tài)，而在宏觀上具有一定相關(guān)性的噪聲第五十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：1/f噪聲事實(shí)證明：“1/f波動(dòng)”與人在安靜時(shí)的α腦波及心拍周期等生物體信號(hào)的變化節(jié)奏相吻合并與人的情感、感覺(jué)有著密切聯(lián)系，使人能感到舒適。人的感覺(jué)千差萬(wàn)別造成對(duì)美的感受各有不同，我們?nèi)鄙僖粋€(gè)客觀評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)。而“1/f波動(dòng)”理論的提出使我們有了這樣一個(gè)準(zhǔn)則。第五十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：內(nèi)部噪聲種類(lèi)第五十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：外部噪聲（自然噪聲）第五十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：外部噪聲（人為噪聲）第五十七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：共模噪聲第五十八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：共模噪聲第五十九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二6. 信噪比（signaltonoiseratio）信噪比定義：信號(hào)功率PS與噪聲功率PN之比考察醫(yī)學(xué)儀器信噪比的指標(biāo)常用內(nèi)部噪聲電壓Uni（設(shè)外部噪聲為零）常用對(duì)數(shù)形式來(lái)表示：其中，Uni為輸入端短路時(shí)的內(nèi)部噪聲電壓；Uno為輸出端噪聲電壓；AU為電壓增益。一、醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性討論放大電路放大微弱信號(hào)的能力時(shí)，常用信噪比來(lái)描述在弱信號(hào)工作時(shí)的情況第六十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7. 零點(diǎn)漂移（zerodrift）儀器的輸入量在恒定不變（或無(wú)輸入信號(hào)）時(shí)，輸出量偏離原來(lái)起始值而上、下飄動(dòng)、緩慢變化的現(xiàn)象稱(chēng)為零點(diǎn)漂移。造成零點(diǎn)漂移的原因：環(huán)境溫度及濕度的變化滯后現(xiàn)象沖擊振動(dòng)不希望的對(duì)外力的敏感性，制造上的誤差等一、醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性第六十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二8. 共模抑制比（commonmoderejectionratio）衡量放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力為共模抑制比，用下式表示：差模增益共模增益共模抑制比（CMRR）是衡量諸如心電、腦電、肌電等生物電放大器對(duì)共模干擾抑制能力的一個(gè)重要指標(biāo)共模抑制比主要由電路的對(duì)稱(chēng)性決定，也是克服溫度漂移的重要因素。一、醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性第六十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二共模抑制比輸入回路的共模抑制比差分放大電路的共模抑制比第六十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二課堂互動(dòng)醫(yī)學(xué)儀器中何為有用信號(hào)？何為干擾信號(hào)？醫(yī)學(xué)儀器中有用信號(hào)和干擾信號(hào)都是以何種方式輸入的？第六十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、醫(yī)學(xué)儀器的特殊性

被作用對(duì)象（人）的特殊性決定了醫(yī)學(xué)儀器的特殊性

1.噪聲特性

2.個(gè)體差異與系統(tǒng)性

3.生理機(jī)能的自然性

4.接觸界面的多樣性

5.操作與安全性第六十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

（一）噪聲特性從人體拾取的生物信號(hào)不僅幅度微小，而且頻率也低。（強(qiáng)噪聲背景下的弱信號(hào)測(cè)量）必須盡量采取各種抑制措施，使噪聲影響減至最小。比如：交流感應(yīng)噪聲，電磁感應(yīng)噪聲一般來(lái)說(shuō)，限制噪聲比放大信號(hào)更有意義。第六十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：感應(yīng)噪聲感應(yīng)噪聲:電路中器件布局、配線(xiàn)和接地方式不當(dāng)發(fā)生靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)并通過(guò)線(xiàn)路耦合而形成的噪聲。第六十七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二背景知識(shí)：抑制電磁干擾的原則第六十八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

（二）個(gè)體差異與系統(tǒng)性人體個(gè)體差異相當(dāng)大，用醫(yī)學(xué)儀器作檢測(cè)時(shí)，應(yīng)從適應(yīng)人體的差異性出發(fā)，要有相應(yīng)的測(cè)量手段。人體又是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，測(cè)定人體某部分的機(jī)能狀態(tài)時(shí)，必須考慮與之相關(guān)因素的影響。要選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法，消除相互影響，保持人體的系統(tǒng)性相對(duì)穩(wěn)定。第六十九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

（三）生理機(jī)能的自然性在檢測(cè)時(shí)，應(yīng)防止儀器（探頭）因接觸而造成被測(cè)對(duì)象生理機(jī)能的變化。因?yàn)橹挥斜ＷC人體機(jī)能處于自然狀態(tài)下，所測(cè)得的信息才是可靠的、準(zhǔn)確的。無(wú)損測(cè)量可以較好的保持人體生理功能的自然性第七十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

（四）接觸界面的多樣性為了能測(cè)得人體的生物信息、必須使傳感器（或電極）與被測(cè)對(duì)象間有一個(gè)合適的、接觸良好的接觸界面。第七十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

（五）操作與安全性在醫(yī)學(xué)儀器的臨床應(yīng)用中，操作者為醫(yī)生或醫(yī)輔人員，因此要求醫(yī)學(xué)儀器的操作必須簡(jiǎn)單、方便、適用和可靠。另外，醫(yī)學(xué)儀器的檢測(cè)對(duì)象是人體，應(yīng)確保電氣安全、輻射安全、熱安全和機(jī)械安全，使得操作者和受檢者均處于絕對(duì)安全的條件下。第七十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、典型醫(yī)學(xué)參數(shù)表1-1典型醫(yī)學(xué)和生理學(xué)參數(shù)典型參數(shù)幅度范圍頻率范圍使用電極類(lèi)型心電（ECG）0.01~5mV0.05~100Hz表面電極腦電（EEG）2~200μV0.1~100Hz帽狀、表面或針狀電極肌電（EMG）0.02~5mV5~2000Hz表面電極胃電（EGG）0.01~1mVDC~1Hz表面電極心音（PCG）0.05~2000Hz心音傳感器血流（主動(dòng)脈）1~300mL/sDC~20Hz電磁超聲血流計(jì)輸出量4~25L/minDC~20Hz染料稀釋法心阻抗15~500ΩDC~60Hz表面電極、針電極體溫32~40℃DC~0.1Hz溫度傳感器第七十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二四、醫(yī)學(xué)儀器的分類(lèi)N種方法診斷用儀器治療用儀器監(jiān)護(hù)用一起用途分類(lèi)第七十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二四、醫(yī)學(xué)儀器的分類(lèi)以輸入、輸出信號(hào)物理屬性來(lái)看醫(yī)學(xué)儀器輸入或輸出的物理量不是電壓或電流輸入或輸出的物理量是電壓或電流醫(yī)學(xué)電子儀器超聲、放射等設(shè)備各種物理量與電的轉(zhuǎn)換（檢測(cè)系統(tǒng)、處理系統(tǒng)……）

第七十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二醫(yī)學(xué)電子儀器測(cè)量、診斷治療類(lèi)儀器心電腦電肌電誘發(fā)電位監(jiān)護(hù)儀血壓測(cè)量?jī)x器心臟起搏器心臟除顫器微弱信號(hào)處理電氣安全呼吸機(jī)第七十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二常見(jiàn)的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器放射與超聲類(lèi)醫(yī)用X線(xiàn)診斷裝置（DR）、計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)(CT)磁共振成像系統(tǒng)(MRI)核醫(yī)學(xué)診