主题：【转帖】医学电子仪器的结构和工作方式

一、医学电子仪器的基本构成
　医学电子仪器从功能上开说主要有生理信号检测和治疗大类，结构主要由信号采集、信号预处理、信号处理、记录与显示、数据存储、数据传输、反馈/控制和刺激/激励等系统构成，检测系统一般还应包括信号校准部分，如图1-1所示，图中虚线表示的部分不是必须的。

（一）生物信号采集系统
生物信号采集系统主要包括被测对象、传感器或电极它是医学仪器的信号源。
生物体中，将需要仪器测量的物理（化学）量，特性和状态等称为被测对象，如生物电、生物磁、压力、流量、位移（速度、加速度和力）、阻抗、温度（热辐射）、器官结构等。这些量有的可直接测得，有的需间接测得，但它们都需通过传感器或电极来检测。
传感器的作用是将反映人体机能状态信息的物理量或化学量转变为电（或电磁）信号；电极的作用是直接从生物（人）体上提取电信号。
　 传感器和电极的性能好坏直接影响到医学仪器的整机性能，应该十分重视。
（二）生物信号处理系统
　 生物信号处理系统包括信号预处理和信号处理两个部分。
　 由于人体信号的幅度和顿率都比较低．很容易受到空间电磁波以及人体其他信号的干扰，因此，在对其进行变换、分析、存储、记录等处理之前，应进行一些预处理，以保证测量结果的准确性。预处理一般包括过压保护、放大、识别（滤波）、调制／解调、阻抗匹配等。信号放大技术在信号预处理中是第一位的。
　 信号处理部分是系统的核心部分，一般通过A/D变换将放大后的模拟信号转换为数字信号送人计算机或微处理器进行处理，完成包括信号的运算、分析、诊断、存储等功能。之所以说信号处理系统是医学仪器的核心，是因为仪器性能的优劣、精度的高低、功能的多少主要取决于它。可以说医学仪器自动化、智能化的发展完全取决于信息处理系统技术进步的程度。
（三）生物信号的记录与显示系统
　 生物信号的记录与显示系统的作用是将处理后的生物信号变为可供人们直接观察的形式。医学仪器对记录显示系统的要求是记录显示的效果明显、清晰，便于观察和分析．正确反映输入信号的变化情况，故障少，寿命长，与其他部分有较好的匹配连接。
　记录与显示没备按其工作原理不同．可以分为直接描记式记录器．存储记录器、数宇式显示器
1.直接描记式记录器
　 直接描记式记录器上主要用来记录各种生理参数随时间变化的模拟量，可分为描笔偏转式和 自动平衡式两种类型。
　 描笔偏转式记录器结构简单、成本低，在心电图机，脑电图机及心音图机中得到广泛使用。水久磁体形成固体磁场，磁场内放置有上下轴支撑的线圈。当有信号电流流过线圈时．线圈受到电磁力矩作用而偏转，并带动与同轴连接的描笔发生偏转，在记录纸上描出波形图。螺旋形弹簧亦称盘香弹簧，其作用是形成与使线圈偏转的电磁力矩相反的力矩，维持描笔平稳地描记下各种波形。
自动平衡式记录器结构复杂，频响范围窄。其优点是记录幅度大，精度高，可与计算机连接。一般用在记录体温、血压、脉搏等监护仪器上。它可分为电桥式、点位差式和X-y记录仪三种类型。其描笔的移动距离亦正比于记录信号的大小。
直接描记式记录器在记录时，都是记录纸在描笔下做匀速直线运动，因此都配有记录纸传动装置。另外，描记笔分为墨水笔和热笔两种。热笔是利用笔芯发热，在发热与记录纸接触处融掉记录纸面膜，露出记录纸的黑底色，形成波形曲线图。
2.存储记录器
现代医学电子仪器，特别是生理参数测量仪器，随着智能化程度的提高，大量的数据需要保存：随着网络技术的高度发展，测量数据的共享也越来越普遍，因此，现代数据存储技术和数据传输技术在医学电子仪器中得到广泛的应用。医学电子仪器中的数据存储技术随着计算机存储技术的发展和发展，从磁带记录到磁盘记录　，从PCMCIA卡到FLASHRAM卡，从硬盘和磁盘阵列到现在网络存储技术，大量的数据经存储置保留后，既方便诊断和研究，又可重复使用。
3 数字式显示 器．
　 数字式显示器是一种将信号以数字形式显示供观察的器件，一般由计数器、译码器、驱动器和数码管（显示器） 等组成。其中显示器分为荧光数码管和液晶显示器两种。
（四）箱助系统
　 辅助系统的配置、复杂程度及结构均随医学仪器的用途和性能而变化。对仪器的功能、精度和自动化程度要求越高，辅助系统应越齐备。抽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能源等部分。
　在医学仪器里控制和反馈的应用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；通过反饭回路对控制对象进行调节的自动控制系统为闭环控制系统。反馈控制在测量 和治疗类设备中都得到了充分的利用，例如，利用测量得到的脑电等生理参数去徽励刺激信号．再将刺激信号反馈到人体．进行睡眠等治疗的反馈治疗仪。按需式心脏起博器根据检测到的的心电 R 波是否存在决定是否产生刺激脉冲作用到心脏．是一种典型的同时具备测量和治疗功能的闭环反馈控制系统。
　为了远距离也能调用存储记录器中的教据．还需要有数据传输设备，这可以设专用线路，也可利用其他传输线路兼顾。无线传输和网络传输技术在医学电子仪器中得到了广泛的使用。
　 医学仪器都备有标准信号源（校准信号 ) ．以便适时校正仪器的自身特性，确保检测结构准确无误。外加能量源是指仪器向人体施加的能量，（如 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。在治疗类仪器中都备有外加能源。
二，医学仪器的工作方式
　医学仪器的工作方式是指因其检测和处理生物信号方法的不同而采用的直接的和间接的、实时的和延时的、间断的和连续的、模拟的和数字的各种工作方式。
　仪器的直接和间接工作方式,其区别在于:直接工作方式是指仪器的检测对象容易接触或有可靠的探测方法,其传感器或电极能用检测对象本身的能量产生输出信号;而间接工作方式是指仪器的传感器或电极与被测对象不能或无法直接接触,需通过测量其他关系量间接获取欲测对象的量值。
　仪器的实时和延时工作方式,是指在假设人体被测参数基本稳定不变的情况下,若能在一个极短的时间内输出、显示检测信号,则为实时的工作方式;若需经过一段时间才能输出所检测的信号,则为延时工作方式
　另外,由于人体系统内,有些生理参数变化缓慢,有些生理参数变化迅速,这就要求医学仪器选择与之变化相适应的工作方式,即检测变化缓慢的信息时采用间断的工作方式,而检测变化迅速的信息时采用连续的工作方式。
　由此可见,若测量体温的变化时,可以采用直接的、实时的、间断的工作方式,而检测心电、脑电肌电时,则需用直接的、实时的、连续的工作方式才能测出完整的波形图。
　由于计算机在处理生物信号方面有突出的优点,使得医学仪器检测与处理生物信号方式从模拟发展为模拟和数字两种。目前,传感器和电极均属模拟的工作方式,将模拟量进行AD转换后再由计算机进行信息处理,然后再经D/A转换,输出所测信号,这样的仪器是数字的工作方式。数字的工作方式具有精度高、重复性好、稳定性可靠、抗干扰能力强等特点。当然，模拟的工作方式因不需要进行两次变换而显得简单、方便。
本文由深圳品信检测科技有限公司整理，转载请标明出处。品信检测中心是一家专业、权威、公正的第三方计量检测机构，专业提供的计量检测校准、环境试验、机床检测、三坐标检测、元器件检测筛选等，报价公正，出具国家认可的检测证书和校准报告，一直以来广受客户的认可。http://www.szpxjc.com/