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1、现代医学电子仪器原理与设计复习指导 （含答案）第一章医学仪器概述1 .依据检测和处理信号的方法不同，医学仪器的工作方式 分为：（直接）和间接、（实时）和延时、间断和连续、模拟 和（数字）。2.依据医学仪器的用途不同，医学仪器通常分为: （诊断）用仪器，如生物电诊断与监护、生理功能诊断与监护、 人体组织成分的电子分析、人体组织结构形态影像诊断；（理 疗）用仪器，如电疗、光疗、磁疗与超声波治疗.3 .（生理系统的建模与仿真）方法，即是为了研究、分析 生理系统而建立的一个与真实系统具有某种相似性的模型，然 后利用这一模型对生理系统进行一系列实验，这种在模型上进 行实验的过程就称为系统仿真。4 .（建
2、模）是医学仪器设计的第一步和关键，是对生命对 象进行科学定量描述的产物。5 .建模关系即模型的（有效性）度量主要包括：复制有效, 在系统输入与输出上认识系统；预测有效，对系统内部状态及 总体结构认识清楚；结构有效，内部状态、总体结构及分解结 构均有了解等三个层次。6.广义而言，生理系统的模型不仅包 括人造的物理或（数学）的模型，也应包括动物模型。7.（建11 .功率谱密度表示单位频带内噪声功率随频率的变化。 此曲线覆盖的面积在数值上等于噪声的总功率。低频噪声的谱 密度随频率的减小而（上升），通常称为粉红色噪声；蓝噪声 谱密度随频率的增大而（上升）。12 .（低频）噪声是造成生物医学信号提取过程
3、中的主要 障碍。主要有两种材料之间不完全接触，形成起伏的电导率， 如开关、继电器或晶体管、二极管的不良接触、电流流过合成 碳质电阻的不连续介质等；有源器件在制作工艺过程中，材料 表面特性及半导体器件中结点的缺陷等。13 .（热）噪声由导体中载流子随机热运动引起。任何处 于绝对零度以上的导体中，电子都在做随机热运动。利用（超 低温技术）（减小信号的频带）以及降低提取传感器的电阻可 以限制信号热噪声。14.半导体器件中载流子产生与消失的随 机性是产生（散粒）噪声的主要原因。15 .低噪声设计的目的是指把总输入噪声减小到最低程度。 通常用输入端对地短路时放大器的（固有噪声）作为放大器的 噪声性能指标
4、。16.生理仪器对来自测量系统之外的干扰以及 测量系统内部的噪声都很敏感，因此抗干扰和低噪声构成生物 信号测量的两个基本条件。17.在生物医学测量系统中，主要 的噪声类型是：1/f噪声、热噪声和散粒噪声三种。18.在场效应管中经常发生的噪声主要有:l/f噪声和热噪声 两种。19.减小电感性耦合的措施有哪些？答：首要包括远离滋扰源，减弱滋扰源的影响；采用绞合 线的走线方式；尽可能减小耦合通路，即减小面积A和cosq值20.电磁干扰的处理措施主要包括那些？答：首要包括（1）合理接地屏蔽（3）隔离（4）去耦（5）滤 波（6）系统内部滋扰的抑制第三章信号处理1 .简述低噪声放大器设计程序？答：（1）按
5、照噪声请求、源阻抗特性确定输入级网络： 选择电路结构方式，选择器件、确定低噪声工作点，举行噪声 匹配（2）根据放大器要求的总增益、频率响应、动态范围、 稳定性等指标决定放大级数及电路结构2 .医用电子仪器放大器对前置级电路的基本要求？答：（1）高输入阻抗；（2）高共模抑制比（3）低噪声 低漂移（4）安全保护电路功能3 .前置放大电路基本结构与性能分析？答：信号特点与丈量方式决意信号特点，前置放大结构采 用差动结构。差动放大电路的共模抑制比遭到放大电路闭环增 益、外电路电阻匹配精度、放大器件本身共模抑制水平等影响, 共模抑制能力降落；差动结构输入阻抗较低。4 .试比较并说明光电耦合放大器和变压器
6、耦合放大器的优 缺点。隔离电路对工艺有何要求?说明理由5 .简述图示电路的功能？答：(1)图示电路中运算放大器D1和D2组成的电路的 共模增益为1,在a、b处的共模信号与被测体上的共模信号 Vc相等。Vc=idbRo+Vo则直接接地Vc=idbRG,使用右腿驱 动可使共模干扰减少(l+2Rf/Ra)倍。(2) Ro是一个比较大的值，它的作用是在D5饱和时流 过人体的电流仍是安全的，如10mA以下，因此R。的存在也 会抵消右腿驱动电路的作用。7 .结合图示说明电气隔离技术的功能？答：(1)电气隔离：信号通路隔离+电源供给隔离(2)当人体因漏电等原因与市电(如220V)接触，由于 仪器与病人相连的
7、应用部分是与仪器使用市电的电路部分电气 隔离的，电流i不能构成回路，因此病人是安全的。8 .简述生理仪器的前置放大器电路设计应满足的根本请求。在测量过程中不允许影响正常的生理过程。测得的生理信号不得失真。最大可能地将信号与各种干扰相分离。一旦有电击事故等危险情况发生必须对病人提供有效的 保护。9.请简述在生理类仪器的前置级实施的保护措施。答案要点：由于放大器，特别是作用于人体的前置级设计 不当造成对人体（包括仪器）的危害首要来自前端和后端（电源）两方面进入。从前端进 入的保护措施。在前放两输入端对地接入保护电路。对于保护 电路的选择确保前置放大器在正常情形下的高输入阻抗，且要 在滋扰电压冲击下
8、保护器件自身不会损坏。对于低压保护，采 用反向并联的硅二极管，其击穿电压约为600mV；中压保护, 采用反相串联的齐纳二极管，选择击穿电压为3-20V；高压保 护在每一输入接一个充气放电管，击穿电压为50-90V。交流电源端泄露的保护措施。对前置级采用浮地隔离的 方法，前后电源采用DC-DC器件隔离，信号采用光电隔离， 或信号经调制后用变压器耦合。12.题图所示为以医用电子仪器中典型前置放大电路结构, 其参数如图所示。已知当输入端加入Imv共模电压时，电路 输出为0.05mv；当输入端短路接地时，测得输出端信号的峰- 峰值为1.5mv。请完成下列相关问题：(1)推导计算电路的 CMRR? (2
9、)简要说明提高该电路共模抑制能力的措施？ (3) 计算该电路的等效输入噪声Uin解：(1)由电路结构特点得：(2)电路结构：同相并联输入差动结构；同相串联输入结 构；缓冲级结构；专用放大仪器结构(3)电路技术：右腿驱动；浮地技术第四章生物电测量仪器1 .在脑电图的测量中，电极的安放标准遵循XXX制定的 系统。2 .单极性导联法是设置一个星形电阻网络，即在爱氏三角 形的三个顶点上分别接入一个等值电阻，三个电阻的另一端接 在一起。工作电极放置在规定位置，参考电极接至中心电位端, 构成单极性接发。3.金属电极放入电解液中，在金属表面形成 电极材料和电解液之间的电位差称为电极电位。4 .脑电图机是用来
10、测量脑电信号的生物电放大器，脑电放 大器的工作原理与心电放大器基本相同，但由于脑电信号的幅 值范围为lO-lOOiV,其放大器有增益更高；更高的共模抑 制比；噪声更小；对电源的纹波系数亦有更高要求；更高的输 入阻抗；更小的基线漂移等特点：5.电极的作用是将以离子电 流的形式在生物体内传播的生物电信号转化为电子电流形式的 信号，主要用于测量体表电位。6 .心电图机主体从原理上可分为：输入回路；导联选择； 放大电路；描笔驱动和走纸部分。7.所谓“等电位接地系统”是 使病人环境中的所有导电表面和插座地线处于相同电位，然后 接真正的“地”，以保护电气敏感病人，也能保护病人免受其他 地方地线故障的影响。
11、在同等电位按地线连接有困难或禁止连 接的情况下，可用充分厚的绝缘物覆盖在金属表面上，防止人 和金属表面接触。在安全标准中，原则上要求离患者2.5 m以 内的范围要达到等电位化。14.简述影响EGG正确丈量的因素？答：(1)正确的电极放置(2)电极与皮肤接触良好导联选 择正确(4)排除外部干扰19 .在ECG-6511中，采用了锁相技术来作传动走纸电机 的调速和稳速控制，使走纸速度准确，请给出锁相环实现电机 调速和稳速的原理示意图，并解释。答：晶振产生两种标准频率用来作为两种走纸速度的控制 信号，此信号与速度传感器检测的电机实际转动速度信号一块 送到锁相环的鉴相器中，两种信号作比较，经滤波电路后
12、，作 为电机转速的控制信号，实现电机的速度调节。20 .在心电图机设计中如果屏蔽层采用一点接地会降低共 模抑制能力，为什么？为了提高共模抑制比，屏蔽层采用什么 措施，请给出其理由。参考下图中的屏蔽层设计。Al A2答：采用一点接地，由于两根导联线的分布电容及电极电 阻的不平衡造成共模电压的不等量的衰减，使放大器的 CMRR下降。屏蔽驱动电路由A2及外围电路组成。其原理为：共模电 压通过中点RG引出，经运放A2反向跟随后加到导联线的屏 蔽层，使左右导联线与屏蔽层之间的分布电容两端具有相同的 共模干扰电压，即分布电容对共模干扰电压不产生分流，从而 不会产生共模量不等量衰减形成的共模误差，提高了共模
13、抑制 比。第五章血压测量1.动脉血压一般是指（主动脉）内的血压，通常以肱动脉 血压代表。2.动脉（脉搏）是动脉血压波动时所引起的动脉血 管壁的搏动。3.心缩期动脉血压上升，达到最高点的数值，称 为（收缩压）；心舒期动脉血压下降，降至最低点的数值，称 为（舒张压）；收缩压与舒张压之差为（脉搏压），简称脉压。 在一个心动周期中动脉血压的平均值称为（平均动脉压），可 用舒张压加上三分之一的脉压差来表示。4.当对右心房血压进 行测量时，体位引起的血压变化很小，故临床大多在上臂进行 血压检查是很恰当的，因为它几乎与（右心房）在同一水平线 上。而在别的高度上测量血压时，应根据高度差进行校正。这 样（右心房
14、）可作为血压测量的参考点。5 .用充满液体的导管测量人体内部压力时，一般是通过液 体柱将压力引到人体外部的传感器进行测量。为反映人体内导 管端部的压力，应将外部传感器与测量点置于（同一水平线） 上，但最好的办法是将外部传感器置于参考点的水平线上，这 样就不用考虑导管的端部在体内的位置了。6 .（直接法血压测量）是将一根导管经皮插入欲测部位的 血管或心脏内，通过导管内的液柱同放在体外的应变式传感器、 线性可变电感式差动变压器、电容式传感器等相连，从而测出 导管端部的压力。优点是测量值准确，并能进行连续测量，缺 点是有创伤。7 .直接法血压丈量按传感器的（位置）又分两类：一类是 将血管内丈量点的压
15、力引出（一般通过充满液体的导管）体外， 传感器置于体外举行丈量；另一类丈量则是将传感器置于导管 的顶端，直接进入血管内测试点举行丈量。8 .由于传感器特性的离散性，不同传感器配用相同丈量电 路时，所得结果显然不成能一致。为了解决这一矛盾，就必须 对传感器的灵敏度加以（标定）。9 .间接式血压测量（NIBP non-invasively blood pressure measurement）是利用脉管内压力与血液阻断开通时刻所出现的 血流变化间的关系，从体表测出相应的压力值。10 .间接式血压测量的方法中最主要的一种方法是（利用 袖带充气加压阻断动脉后，随后缓慢放气，在袖带下或动脉的 远端检出脉
16、搏的变化或血流的变化作为收缩压和舒张压的判 据）。11 .通过充气球先给袖带充气，当袖带压力超过动脉收缩 压时，动脉血管封闭，血流不通；然后打开针形阀使袖带内的 压力以23mmHg/s的速度缓慢放气，当收缩压高于袖带内压 力时，部分动脉打开，血液喷射形成涡流或湍流，它使血管振 动并传到体表即为（XXX）音。12.XXX音由放在袖带下、动 脉上的听诊器听到。当听诊器第一次听到脉搏跳动声音时，压 力表上所显示的压力值即为（收缩压）；随着气袖内压力逐渐 降落，血管内血流状态也发生变化，当气袖内压力刚低于动脉 舒张压时，气袖下血流规复流通，听诊器发出变调的钝音，此 时压力计所显示的即为（舒张压）。13
17、 .电外科东西（Electro-surgical Unit, ESU）,俗称（电刀）, 是一种利用高频电流的感化的医疗仪器。14 .无创血压测量的两种方法为:XXX音法和示波法。17 .试论述振荡法无创丈量血压的原理。答：首先把袖带捆在手臂上，自动对袖带充气，到一定压 力（一般为180230 mmHg）开始放气，当气压到一定程度, 血流就能通过血管，且有一定的振荡波，振荡波通过血管传播 到机器里的压力传感器，压力传感能实时检测到所测袖带内的 压力及波动。逐渐放气，振荡波愈来愈大。再放气由于袖带与 手臂的接触越松，因此压力传感器所检测的压力及波动愈来愈 小。19.在生理压力量的测量中如何选取参考
18、点，并给出理由。 在生理压力量的测量中选取右心房作为测量的参考点。因为在 人体上产生的压力包括生理压力和非生理压力组成，其中非生 理压力包括大气压力和重力在人体产生的压力。右心房压几乎 不受人体姿态变化的影响，故重力对其产生的效应很小，另外, 胸腔中的压力与大气压相近，最稳定，而对心脏功能非常敏感, 所以选择右心房压为生理压力参考点。第六章医用监护仪器1.（冠心病监护病房CCU）是以严重心脏疾病、心原性休克, 特别是心肌梗塞患者为对象，对防治心律失常、减少猝死发生 模）即建立一个在某一特定方面与真实系统具有相似性的系统, 真实系统称为原型，而这种相似性的系统就称为该原型系统的 模型。8.模型的
19、建立蕴含的三层意思即（理想化）、（抽象化） 和（简单化）9.模型可分为（数学模型）（物理模型）和（描 述模型）三种.10.按照真实系统的性质而构造的实体模型即 （物理模型）。对生理系统而言，其物理模型通常是由非生物 物质构成的，根据其与原型相似的形式可分为如下四种类型： （几何相似模型）、（力学相似模型）（生理特性相似模型） （等效电路模型）。11 .所谓（数学）模型，就是用数学表达式来描述事物的 数学特性，它不像物理模型那样追求与客观事物的几何结构或 物理结构的相似性，但可较好地刻划系统内在的数量联系，从 而可定量地探求系统的运转规律。13 .建立生理系统数学模型的方法主要有（黑箱方法）、
20、（推导方法）两种。14 .数学模型的（黑箱）研究方法是指对所研究的系统的 内部构造和机理一无所知，仅仅能从外部的客观测量，如系统 的输入与输出来考察系统。对于黑箱，其数学模型即为（满足 某一特定输入输出关系的传递函数）。具有重要意义。2.（动态监护和分析系统Ambulatory Monitor System, Holter）可以对日常生活中的病人作连续24小时不间 断的监护，有利于对偶发的症状作记录和诊断。除了心电 Holter外，还出现了血压监护Holter、脑电监护Holter、多道 Holter和基于阻抗法的心输出量Holter等3（病人监护仪）是一 种用以测量和控制病人生理参数、并可与
21、已知设定值进行比较, 如果出现超差可发出报警的装置和系统;病人监护系统能进行 昼夜连续监视，迅速准确地掌握病人情况，以便医生及时抢救, 使死亡率大幅度下降。4 .Holter系统分两部（携带式记录盒）和（快速回放分析部分）。 携带部分包括生命信号获取、调理、储存和病人自觉症状的记 录等功能；分析部分由存储信号解读部分和分析软件组成，主 体是高性能的计算机。5 .监护仪按结构可分为（便携式监护仪）、（一般监护 仪）、（遥测监护仪）和（Holter磁带记录式）。6 . 一般监护仪通常指（床边监护仪），这种机型应用最为 普遍，在医院CCU和ICU病房中得以广泛的应用，它往往与中央监护仪构成一个系统举
22、行监护。7.自动监护系统可分为（工业电视摄像与放像系统）（必 要的抢救设备）和（多种生理参数智能监护仪）三大部分。8.智能监护仪又可分为（信号检测部分）（信号的模仿处 理部分）（信号的数字处理部分）（信号的显示、记录和报警 部分）和治疗部分五个部分信号检测部分包括各类传感器和电 极，有些还包括遥测手艺以获得各类生理参数。传感器是全部 监护系统的根蒂根基，有关病人生理状态的所有信息都是通过 传感器获得的。信号的模仿处理部分是一个以模仿电路为中央 的信号处理部分，首要是将传感器获得的信号加以放大，同时 减少噪声和滋扰信号以提高信噪比，对有用的信号中感兴趣的 部分，实现采样、调制、解调、阻抗匹配等。
23、信号的数字处理 部分是今后系统发展很紧张的部分，它包括信号的运算、阐发 及诊断。可实现：计算、叠加、运算和判断、建立被监视生理 过程的数学模型。信号的显示、记录和报警部分是监视器与人 交换信息的部分。包括数字或表头显示、屏幕显示、用记录仪 做永久的记录、光报警和声报警。9.心率丈量是按照心电波形, 测定瞬时心率和均匀心率。瞬时心率是指心电图两个相邻R-R 间期的倒数，均匀心率在一定计数时间内求R波个数的比值, （QRS波）的识别是心率丈量的枢纽。10 .丈量呼吸的方法有三种：（阻抗法）、（直接丈量呼吸气流法）和（气道压力法）。11 .人体在呼吸过程中的胸廓运动会造成人体体电阻的变 化，变化量为
24、0.13Q,称为呼吸阻抗。检测呼吸阻抗常用的 方法有：（电桥法）、（调制法）以及（恒压或恒流源法）等。 阻抗法12 .检测呼吸阻抗仪器由恒流源、高输入阻抗放大器、倍 压检波器、直流放大器、有源低通滤波器、功率放大器、基线 回零电路等组成。13.呼吸气流温度检测回路是通过热敏元件 检测人体呼吸时呼出与吸入气流温度的变化情况从而获得呼吸 频率参数。14 .直接测量呼吸气流法通常是利用热敏元件来感测呼出 的热气流。常用的温度传感器有热敏电阻、PN结、热电偶、 石英晶体、红外热探测器和液晶测温膜等。15 .气道压力法是将压电传感器置入或连通气道，气道压 “压迫”传感器而产生相应的电信号，经电子系统处理
25、以数字或 图形显示，灵敏度和精确性较高。在气道压力监测时，利用这 些信号的脉冲频率，经译码电路处理后可显示呼吸频率。16 .血压丈量法可以分为，（直接丈量法，IBP）和（直接丈量 法，NIBP）两大类。17 .（无创血压测量法）是通过检测动脉血管壁的运动、 搏动的血液或血管容积等参数间接得到血压。根据检测方法的 不同可分为听诊法、振动法、触诊法、超声法、次声法、容积 搏动示波法、张力法等，大多数监护仪器都采用（振动法）进 行血压监护。18 . （XXX音法）提出：在正常情况下，完全受压的动脉 并不产生任何声响，只有当动脉不完全受阻时才出现声响，因 此可用声音来确定人体的血压。19 .监护仪中的
26、体温测量一般都采用负温度系数的热敏电 阻作为温度传感器。检测电路的输入端采用平衡电桥，随着体 温的不同变化，平衡电桥失去平衡，平衡桥的输出端就有电压 输出，根据平衡桥输出电压的高低，即可换算出温度指数，从 而实现体温的检测。20 .脉搏是动脉血管随心脏舒缩而周期性搏动的征象，其 波形、幅度和形态包含了反映心脏和血管状况的紧张生理信息, 包括血管内压、容积、位移和管壁张力等多种物理量的变化， 可作为临床诊断和治疗的依据。脉搏的丈量有：从心电信号中 提取；从丈量血压时压力传感器测到的波动来计算脉率；光电 容积法等几种方法。21 .心输出量Fick法以氧作为指示剂，测量肺动脉和肺静 脉的氧浓度间接测
27、出肺血流量，进而测出心输出量。由于肺毛细管与肺泡之间的氧交换量与肺血流量成正比，因此可以通过 测量肺动脉和肺静脉的氧浓度（Ca和Cv）测量心输出量Q22 .心输出量热稀释法采用冷生理盐水作为指示剂，具有 热敏电阻的Swan-Ganz漂泊导管作为心导管。其方法是将热 敏电阻置于肺动脉，通过漂泊导管将指示剂注入右心房。指示 剂将随血流进入肺动脉，并使肺动脉内血液发生温度变化，可 由导管远端的热敏电阻测得，依据测得的血温值可描绘出一疾 速达高峰并立即衰减的曲线，计算机则通过计算曲线上面积算 出COo23 .多生理参数集中监护系统是用来同时监护多床位患者 的多个生理（生化）参数的系统。本系统能同时监护
28、患者的心 电、血压、体温、脉搏、呼吸等波形和参数值，由于系统采用 模块化结构，因此也可扩展监护其它参数，诸如心输出量，脉 搏血氧饱和度等。24 .动态心电图（Dynamic Electro CardioGram, DCG ）是 心电学的一个分支，它通过便携式记录器连续监测、记录人体 24h或更长时间的心电动态变化信息，经过计算机系统回放、 处理和阐发，再由打印机输出心电图。通过DCG能够发现长 久性或一过性的异常心电变化，从而为临床诊断、治疗及研讨 提供紧张的客观依据。20世纪60年代初美国科学家Holter发 清楚明了这种心电图仪，人们称它为Holter心电图仪或动态 心电图仪。25 .遥测
29、系统的主要组成部分是：传感器、放大器、发射 机、发射天线、接收天线、接收机及记录器。26 .写 出 下 列 缩 写 (ECG) (BP)(Resp)(EEG)(Temp)(CO)(SpO2)(tpO2/CO2) (etCO2)的常 规检测参数名称？答：心电血压呼吸脑电体温心输出量饱和血氧浓度经皮氧 和二氧化碳分压呼气末二氧化碳27 .简述监护仪器意义和感化？答：监护仪器的使用，不仅减轻医务人员的劳动，提高了 护理工作的效率，更重要的是使医生能随时了解病情，当出现 危急情况时可及时进行处理，提高了护理质量，降低危重病人 的死亡率。29 .简述导管法血压测量原理？答：先将导管通过穿刺，植入被测部位
30、的血管内，导管的 体外端口直接与压力传感器连接，在导管内注入生理盐水。由 于流体具有压力传递感化，血管内压力将通过导管内的液体被 传递到内部的压力传感器上，从而可获得血管内压力变化的动态波形，通过特定的计算方法，可获得收缩压、舒张压和均匀 压。30 .简述血氧饱和度测量原理？答：血氧饱和度一般是通过丈量人体指尖、耳垂等毛细血 管脉动期间对透过光芒吸收率的变化计算而得的。丈量用的血 氧饱和度探头有其独特的结构。看成为光源的发光管和作为感 受器的光电管位于手指或耳的两侧，入射光经过手指或耳廓， 被血液及组织部分吸收。被吸收的光强度除搏动性动脉血的光 吸收因动脉压力波的变化而变化外，其他组织成分吸收
31、的光强 度(DC)都不会随时间改变，并坚持相对稳定。而搏动性发生 的光路增大和HbO2增多使光吸收增加，形成光吸收波(AC)。 光电感应器测得搏动韶光强较小，两次搏动间光强较大，减少 值即搏动性动脉血所吸收的光强度。这样可计算出两个波长的 光吸收比率(R)o R=AC660 / DC660-(AC940 / DC940)R 与 SaO2 呈负 相关，根据正常志愿者数据建立起的标准曲线换算可得病人血 氧饱和度。31.简述无创血压振荡法测量原理？答：振荡法是90年代发展起来的测量血压的新方法。这 种方法也象传统的柯氏音法那样需要用袖带阻断动脉血流。但 在放气过程中，不是检测柯氏音，而是通过压力传感
32、器检测袖 内气体的振荡波。这些振荡波起源于动脉血管壁的振动。采用 振动法测量无创血压时，将压力传感器接入袖带，检测袖带的 压力以及由于脉搏在袖带的压力下形成的振动信号。第七章心脏治疗仪器与高频电刀1 .(心脏起博器)能替代或补充正常激发和控制心脏收缩的 生理电子系统。它通过周期性发放的电脉冲刺激心脏，引起心 搏，并实现生物机能控制。人工心脏起搏系统由脉冲发生器、 电极导线和程控器三部分构成2 .在电刺激系统中，按照电刺激部位将刺激类型分别为表 面刺激、经皮刺激和植入式刺激三类。3 .在电治疗仪器中，电刺激系统通常由脉冲发生器、导联 线和电极构成。4.光刺激有周期性闪光信号的刺激和黑白相间 的方
33、格图案形式刺激两种。5.光刺激器的各类图形的光强由电 视显像管发生的各类图形的全电视信号。经常使用的诱发电位 有视觉诱发电位(VEP)、听觉诱发电位(AEP)和体感诱发电 位(SEP),它们分别是由光刺激、声刺激和躯体感觉刺激而引 起的。第八章医用电子仪器的电气安全1 .按照我国医用电气设备安全尺度，普通心电诊断仪可定义为n型设备和bf型设备。2 .系统中的接地线分为安全接地和工作接地两种，其中安全接地必须接大地电位。3 .在我国医用电气设备安全尺度中，具有根本绝缘和接地 保护是I类设备的根本条件。4 .电磁兼容设计是在电子系统之间，实现不互相干扰、协 调混同工作的考虑，它包括抑制来自外部的干
34、扰（有时还有系 统内部生产的干扰）和抑制系统本身对外界其它设备产生的干 扰两个方面。5 .绝缘测试仅适用应用部分电气隔离的仪器（对非电气隔 离的仪器作此测试将击坏仪器）。测试时将线路电压加到病人 引线，当仪器工作时流过该引线的电流（sink current）应小于 20|iA （120v 线电压）或 50piA （220v 线电压）。6 .按照有关办理规定，医疗东西分类的确定应依据医疗东 西的结构特征、医疗东西使用方式和医疗东西使用状况三方面 的情形举行综合判定。7 .IS0（XXX）首要制定不消电的仪器和用具仪表的尺度， lEC（XXX）首要制定电子仪器的尺度。医用电子仪器规定在 TC-62
35、,在其中设有四个专门SC（Sub-Committee,分委员会）, SC62A是负责制定有关医用电气设备通用安全尺度的组织。8 .安全性表示在使用医用电气设备时对患者和医务人员不 造成危害的可能性大小。假如是绝对安全最好，但因造成不安 全的因素很多，绝对安全是不成能的，只能采取各类必要的措 施尽可能保证足够的安全。9 .医疗仪器不能正常工作造成医疗错误或事故称其为仪器 的可靠性差，可靠性是仪器正常工作的概率，是评价安全的标 准。10 .为了保证医用电气设备的安全，很多国度的仪器制造 者、使用者和有关人员共同制定人人都必须遵守的尺度。在 GB9706.1安全通用请求国度尺度中，医用电气设备的安全
36、性 涉及一系列避免潜在危险发生的请求和措施。首要有：防电击 危险，防机械危险，防过量辐射危险，防爆炸危险，防超温、 失火危险，防微生物，生物相容性等。11.人体本身就是一个 电的导体，当人体成为电路的一部分时，就有电流通过人体， 从而引起生理效应。引起生理效应和人体损伤的直接因素是电 流。12 .电流对人体组织主要有(1)热效应(2)刺激效应(3)化学效 应三个方面的基本作用。13 .热效应又称为组织的电阻性发热，当电流通过人体组 织时会发生热量，使组织温度升高，严峻时就会烧伤组织，低15 .数学模型的（推导）研讨方法适用于那些内部结构和 机理已部分地被人们所认识的系统。按照该系统的物理化学过
37、 程以及解剖学与生物学知识，用阐发的方法推导出描述系统功 能和特性的模型。16.（实际阐发法）建模应用自然科学中曾 经被证明的正确的实际、原理和定律，对被研讨系统的有关要 素举行阐发、演绎、归纳，从而建立系统的数学模型。17 .（类比分析法）建模根据两个或者两类系统某些属性 或关系的相似，去推论两者的其他属性或者关系也可能相似的 方法。18 .（数据阐发法）建模对没法应用实际阐发或结构难于 类比，但能获得一定表征系统规律、描述系统状态的实验数据, 可用回归阐发等方法建立系统的数学模型或对模型举行验证。19 .影响仪器设计的基本因素有（信号因素）、（环境因 素）、（医学因素）、（经济因素）和（时
38、代因素）五种，这 些因素都是进行设计时考虑的基本原则。20 .医学处理信号的特点由（信号源-人体）和（测量方法） 共同决定。信号检测与处理中，对信号有效提取和和处理的前 提是获取干净的信号-这是仪器设计中面临的主要问题和挑战 之一。频电与直流电的热效应首要是电阻损耗，高频电除了电阻损耗 外，还有介质损耗。14.泄漏电流是从仪器的电源到金属机壳 间流过的电流。所有的电子设备都有一定的泄漏电流。泄漏电 流首要由电容泄漏电流和电阻泄漏电流两部分构成。15 .电容泄漏电流又称为位移漏电流，它是由两根电线之 间或电线与金属外壳之间的分布电容而至。电线越长，分布电 容越大，发生的泄漏电流也越大。16 .
39、一般情形下，都请求仪器的外壳必须接地，但是假如 有几台仪器（包括病床）同时与病人相连，那末每台仪器的外壳 电位必须相称，否则也会发生电击事故。17 .人被电击时，皮肤电阻限定了能够流过人体的电流。 皮肤电阻随着皮肤水份和油脂的数量不同而变化。显然，皮肤 电阻愈大，遭到电击的危险性就愈小。皮肤电阻的大小还与接 触面积有关，接触面积愈小，皮肤电阻愈大，因此该当尽可能 地减少人体与仪器外壳直接相触的机遇和面积。18 .防止电击的基本着眼点有两个方面：其一是将病人同 所有接地物体和所有电流源绝缘开来；其二是把病人所有够得 着的导电表面都保持在同一电位上，但不一定是地电位。目的 都是使通过病人的电流减到
40、最小。19 .仪器外壳接地是最经常使用的安全措施，由于外壳可 靠接地，即使火线与外壳发生了短路，短路电流的极大部分也 会从外壳地线回流到地，流过人体的电流只是其中的很小一部 分，同时又因短路电流足够大，可立即熔断线路中的保险丝， 从而迅速切断仪器电源，保障人身安全。20 .所谓“等电位接地系统”是使病人环境中的所有导电表 面和插座地线处于相同电位，然后接真正的“地”，以保护电气 敏感病人，也能保护病人免受其他地方地线妨碍的影响。在同 等电位按地线连接有困难或制止连接的情形下，可用充分厚的 绝缘物覆盖在金属表面上，避免人和金属表面接触。在安全尺 度中，原则上请求离患者2.5 m之内的范围要达到等
41、电位化。21 .把基础绝缘和辅助绝缘重合在一起，这种类型的医用 电气设备叫也II类设备。II类设备的双重绝缘中有一种绝缘损 坏，另一种绝缘仍能保证安全。22 .低压供电的方法有两种，一是采用低压电池供电，二 是采用低压隔离变压器供电。低压电池供电一方面可达到低压 供电的目的，另一方面由于它没有接地端，因此电池供电的仪 器的外壳可不接地，这样就可取消人体接地的措施。24 .人体接地是造成触电事故的一个紧张原因，因此取消人体接地是最根本的安全用电措施。25 .医用电气系统是指不止一台医用电气设备或者是医用 电气设备与其它非医用电气设备通过耦合和/或一个可移式多 插孔插座连接成的具有规定功能的组合。
42、26 .GB9706.1-1995尺度从六个不同的角度对医用电气设备 举行了分类，并请求按不同的类别用不同的标记作识别，按附 加保护措施的不同分：I类设备、n类设备和内部电源设备。1.1 1类设备对电击的防护不但依赖根本绝缘，而且还有附 加安全保护措施，把设备与供电装置中固定布线的保护接地导 线连接起来，使可触及的金属部件即使在根本绝缘失效时也不 会带电的设备。1.11 1类设备对电击的防护不仅依靠基本绝缘，而且还有 如双重绝缘或加强绝缘那样的附加安全保护措施，但没有保护 接地措施，也不依赖于安装条件的设备。II类设备一般采用全 部绝缘的外壳，也可以采用有金属的外壳。29 .内部电源设备是能之
43、内部电源举行运行的设备。内部 电源一般具有两种情形：(1)具有和电网电源相连装置的内部电 源设备。30 .任何超过1000V交流或1500V直流或1500V峰值的电压称为高电压。31 .在用安全特低电压变压器或有等效隔离程度的装置与 供电网隔离，且不接地的回路中，当变压器或变换器由额定供 电电压供电时，导体间交流电压不超过25V或直流电压不超 过60V标称值的电压称为安全特低电压。32 .电气间隙是指两个导体部件之间的最短空气路径。33 .爬电距离是指沿两个导体部件之间绝缘材料表面的最 短路径。34.基本绝缘用于带电部件上对电击起基本防护作用 的绝缘。35.双重绝缘由基本绝缘和辅助绝缘组成的绝
44、缘。36 .加强绝缘用于带电部件的单绝缘系统，它对电击的防 护程度相当于本标准规定条件下的双重绝缘。37 .辅助绝缘附加于基本绝缘的独立绝缘，当基本绝缘发 生故障时由它来提供对电击的防护。38 .功能接地端子直接与丈量供电电路或控制电路某点相 连的端子，或直接与为功能目的而接地的屏蔽部分相连的端子。39 .保护接地端子为安全目的与I类设备导体部件相连接 的端子。该端子通过保护接地导线与外部保护接地系统相连接。40 .医疗仪器的安全性测试中最重要的测试就是测量仪器 的漏电流。41.对地漏电流是流过保护接地导线的电流，因此 可将测量仪表接在保护接地端和墙壁接地端钮（大地）之间。42 .外壳漏电流是
45、在人体能够接触的仪器外壳的金属部分 和墙壁接地端钮间流过的电流。测量时，测量仪表的一端和墙 壁接地端钮连接，另一端和仪器露出的金属部分的某点连接。43 .患者漏电流是从心电图机或脑电图机的导联线与患者 的接触部位经患者流向大地的漏电流，它实际上是最紧张的一 种漏电流。44.患者环境是患者与系统部件或触及系统部件的 某些其他人员之可能发生有意或偶然接触的任何空间地区。45 .脱开电流是人体通电后，肌肉能任意缩回的最大电流。46 .进入人体内在心脏内部所加的电流所引起的电击叫做 微电击，世界各国和IEC的安全规定标准都把微电击的阈值 定为10pA,凡直接用于有可能通过心脏电流的医用仪器，其 漏电流
46、不得超过lOpiA。47.产生电击的原因不外乎两点：一是 人与电源之间存在两个接触点，形成回路；二是电源电压和回 路电阻产生了较大的电流，该电流流过人体发生了生理效应。48 .影响人体对电流反应的因素？电流密度；电流频率；电流延续时间；体组织的阻抗；人 体本身的状态49 .临床使用的任何电子仪器的电气安全检查一般应做哪几个方面？接地线电流测量；机架漏电流测量；测量引线到地和各引线之间的漏电流；绝缘测试50 .影响电流生理效应与损伤程度的因素?21 .在现代的医学仪器设计中，构建生理模型的方法很多, 最常用的方法有理论分析法建模、类比分析法建模和数据分析 法建模三种方法。22 .物理模型是简化的
47、、类似于实际系统的某些突出特征 而设想的一种物理系统，它较之于真实系统更易于进行分析研 究。23 .频率响应反映的是仪器对不同频率的信号的不同的灵 敏度，要求心电图机对0.1到25Hz的频率范围内的信号，频 率响应曲线必须是平坦的(0.5dB)。24 .截止频率是指灵敏度降落到70.7% (-3dB)时的频率。25.共模抑制比可表示为CMRR=Ad/Acm,其中Ad为系 统总的差模增益，Acm为系统总的共模增益。共模抑制比经 常使用分贝(dB)表示，即CMRR=201g(Ad/Acm),该值体现 了仪器的抗共模滋扰的能力。26.医学仪器的首要手艺特性有 哪些？答：1)准确度(Accuracy)
48、：准确度是衡量仪器测量系 统误差的一个尺度。准确度可理解为测量值与理论值之间的接 近程度。2)精密度(Precision)：精密度是指仪器对测量结果区分程 度的一种度量。表示从所选定的已知数据中可能分辨的数值。3）输入阻抗（Input impedence）：通常称外加输入变量（如 电压、力、压强等）与相应应变量（如电流、速度、流量等） 之比为仪器的输入阻抗。输入阻抗Z为被测量的输入变量XI 和另一固有变量X2的比值。4）灵敏度（Sensitivity）：仪器的灵敏度是指输出变化量与 引起它变化的输入变化量之比。5）频率响应（Frequency response）：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。6）信噪比（Signal to Noise Ratio）：信噪比定义为信号功率 PS与噪声功率PN之比，为了便于对信噪比作定量比较，常 以输入端短路时的内部噪声电压作为权衡信噪比的指标。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、下漂动、缓慢 变化的现象称为零点漂移。8）共摸抑制比（CMRR common mode rejection