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(b)（1）轮幅状电了云微波治疗仪微波的特点：孔微波的波长很短，照射到物体上会产生 显著的反射，并且基本上沿直线传播，利用这一特点，可 以获得多种性能优良的供局部加热的医用微波治疗仪。 b.微波的频率很高，振荡周期极短，不能用普通的电子 管来产生和放大微波振荡。c.微波不会被高空大气电离 层反射，可以毫无阻挡地穿过电离层。d.微波与生物体 作用会产生热效应。人体组织，吸收微波后，会发热, 这是医学中微波热疗的基础。微波的产生：微波的电真空器件有：调速管、磁控管、 返波管；半导体器件有：体效应管，雪崩管、变容管等。 医学上的微波，一般采用磁控管来产生较高的频率。一 般不用普通的电子管产生微波。（磁控管利用电子在相 互垂直的电场和磁场中运动状态的改变而激励的高频 振荡而产生微波。）多腔磁控管组成:由五局部组成：阴极及引线、阳极和 谐振腔、输出耦合系统、阳极盖和调谐系统、磁铁。医用磁控管的阳极开有偶数个对称的空腔，阴极是一个 中空圆柱体，有很强的发射电了能力，阳极是开有谐振 腔的大铜块，各个谐振腔之间通过电力线实现很强的耦 合，阳极四周有散热片，在与阳极的上下平面垂直方向 加有强磁场。谐振腔存在多种频率振荡，为得到单一频 率，每隔一个腔用导线相连，在某一谐振腔内用环耦合 的方式把超高频辐射的能量引出。工作原理：在磁控管加上恒电场和磁场后，阴阳极间电 子旋转，某一瞬间可变成图9.39a。以图9.39b为例，A 电子从高频场吸收能量，以弯曲的路折回阴极，这类电 子对建立高频电场有害。B电子在磁场作用下趋向第二 腔缝隙的负极，被减速，向谐振腔提供能量，后又被恒 电场重新加速飞向第三腔。调节电场和磁场的大小，使 其从第二腔飞向第三腔的时间大约等于谐振腔的半振 荡周期，当B飞近第三腔缝隙时，高频电磁场已变成图 中虚线方向，B又一次将能量交给第三谐振腔，打到阳 极板上，所以B是有用的。由于各谐振腔极性发生变化, 故电子云分布变成旋转的如图9.39b轮辐状分布，不断 将能量送给谐振腔，以保证稳定的振荡。常用微波辐射器：圆形，矩形，聚焦型和体腔等辐射器。微波的生物效应：1 .致热效应：微波辐射生物体并穿透 到生物组织中，在生物组织内部发生能量转换，使之致 热并升温。2.非热效应：谐振吸收：在不同的特定频率 下，不同的生物分子能发生谐振吸收；神经细胞：自主 神经细胞对微波尤其敏感；微电极技术：射频电磁场通 过细胞膜的整流作用，可以向神经细胞膜内注入过极化 电流或去极化电流，改变膜电位从而影响神经系统的功 能。微波的传输：谐振腔内的微波能量先由耦合环从磁控管 中导出再通过特殊的导线一同轴电缆（或波导）把耦合 环和辐射器连接起来，辐射器把导出的微波能量以电磁 波的形式向空间辐射，以便生物和医学的研究和应用。电子血压计工作原理：心室收缩，血液从心室流入动脉, 此时血液对动脉的压力最高，称为收缩压；心室舒张, 动脉血管弹性回缩，血液仍慢慢继续向前流动，但血压 下降，此时的压力称为舒张压。工作过程：动脉压大于袖带压，血管开放；动脉压小于 袖带压，血管关闭。基于放气过程的血压测量方法：一开始气泵快速对袖带 充气,一般冲气压高于收缩压30mmHg后慢慢放气，脉 搏波从无到有，当检测不到脉搏波时袖带快速放气。（震 荡波幅度由小幅度到增加的幅度有个越变检测到位收 缩压震荡波幅度增加到最大值的压力为平均压，测量最 后一次出现的振动为舒张压。）基于充气过程的血压测量方法：一开始也是对袖袋快速 充气，等检出第一个脉搏波时，充气变缓。检测到的脉 搏波包括成钟形变化，继续充气知道脉搏波消失，然后翻开气阀快速放气。在示波测量中，主要从脉搏波构成的钟形包络中识别特 征点获取血压值。系统设计框图：主要包括四局部：即气动控制局部（袖 带充气泵，放气阀，排空阀），压力传感器，放大滤波 电路（别离出压力信号和脉搏波信号），多路模数转化 换，单片微处理器局部（完成控制及血压的判别算法）。质谱仪质谱仪：质谱仪又称质谱计。别离和检测不同同位素的 仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按 物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行别离和检测 物质组成的一类仪器。扇形磁体分析器：经过加速的离子源通过一个静态的磁 场后到达离子探测器。由mv八2/r=Bzev（即qvb）。质量或 质荷比可通过速度估计，而速度有点位决定，通过该电幽本离馆探测器图8,32带有扇形磁体的质谱仪位离子获得加速。再结合一个静电局部，聚焦特性将进 一步加强，这种类型的仪器称为双聚焦磁分析器。只用 一个磁场的称为单聚焦磁分析仪。脑电图机的组成：脑电图机通常由输入盒、导联选择、 EEG前置放大、EEG主放大器、记录局部、电源单元、 CPU主板、生物电前置放大、生物电主放大器、总控制 板、闪光刺激、声刺激板、编程单元、脑电帽、电极等。元运在施温人-H-记录题T就电收人可一|脑电成人T心电放大上,I一闪光同步记号闪光柠制|后级放大iRT记录器1 怩锻放大用T记录域1I时标卜旧图4.59腕电图机的原理抵图脑电图机的原理：由于大脑皮层的神经元具有这种自发 生物电活动，因此可将大脑皮层经常具有的，持续性的 节律性电位变化，成为自发脑电活动。临床上用双极或 单极记录方法在头皮上观察大脑皮层的电位变化，记录 到的脑电波成为脑电图。脑电电极放置：10-20系统电 极法。工作原理：将微弱的生物电信号通过点击拾取，放大器 进行放大，然后通过记录器会出图形的过程。心电图机的组成：浮地前置放大电路，键控电路，主放 大电路，供电电路。浮地前置放大电路有输入电路，前 置放大电路，中间放大电路三局部组成。心电图机原理：在正常人体内，由窦房结发出的一次兴 奋，按一定的途径和时程，依次传向心房和心室，引起 整个心脏的兴奋。这种生物电变化通过心脏周围的导电 组织和体液反映到身体外表上来，是身体各部位在每个 心动周期中也都发生有规律的生物电变化，即为心电位。 假设把测量电极放置在人体外表的一定部位，记录出来的 心脏电位变化曲线即为临床常规心电图。因此，心电图 可反映出心脏兴奋的产生，传导和恢复过程中的生物电 变化。虚拟医学仪器定义：一种基于通用计算机的软硬件资源 设计的医学仪器。构成：通用计算机，扩充的硬件模块和软件模块。其中 硬件模块一般由由三个部件构成，即接口驱动部件，医 学功能部件，医学传感器或作用部件。软件模块即是实 现仪器全部功能的应用软件，当然也包括通用计算机中 与之相关的系统软件。专用软件：Lab VIEW; MATLAB;MP100;LabLinc V; Model900o疫学，或者代谢的方式获得，或者虽然有这些方式参与 但是只起辅助作用。接口期 动就件医学功 能部件BS 感用件 传作总 线主机/外设系统软件JL 应用软件软件模块图3.1：虚拟医学仪器的系统构成构建生理模型的三种基本方法：理论分析法，类比分析 法，数学分析法。理论分析法：应用自然科学中已经被证明的正确的理论, 原理和定律，对被研究系统的有关要素进行分析，演绎， 归纳，从而建立系统的数学模型。（如无创血氧饱和度 检测）（由于血液中不同成分对同一种光线的吸收率各 不相同，通过测量穿过血液中不同光线的吸收率各不相 同，可以换算出血液中不同成分的含量）便携式医学仪器特点：高度重视微型化和低功耗设计， 强化操作的易用，操作的便携和通讯功能。1 .系统设计 高度集约化。2选用合适的供电电压和运行速度3.电路 设计全面采用CMOS集成电路4.中央处理机参与低功 耗管理5.全面采用外表安装器件微型化与低功耗设计：1电源的分类及特点：线性稳压 电源；开关稳压电源；电荷泵电源2.便携式仪器的电源 设计：输出电流大时，应采用降压式DC/DC；输出电流 小时，应采用升压式DC/DC；采用LDO的最正确条件； 需负电源时尽量采用电荷泵DC/DC； DC/DC变换器中 电感、输出电容及续流二极管的选择。国家对医疗器械按照风险程度实行分类管理：第一类是 风险程度低，实行常规管理可以保证其平安、有效的医 疗器械。第二类是具有中度风险，需要严格控制管理以 保证其平安、有效的医疗器械。第三类是具有较高风险， 需要采取特别措施严格控制管理以保证其平安、有效的 医疗器械。评价医疗器械风险程度，应当考虑医疗器械 的预期目的、结构特征、使用方法等因素。设计步骤：（1）生理模型的构建（2）系统设计（3）实 验样机设计（4）动物实验研究（5）临床试验（6）在 得到该产品的“检测报告”和“临床报告”后，即可向 政府管理部门（国家食品药品监督管理总局及其下属机 构）提交仪器认证与注册的有关申请经审查符合国家相 关产品的认证及注册的相关规定后，就可以授予该产品“中华人民共和国医疗器械注册证”和“医疗器械产品 生产制造认可表”。至此该产品的全部设计工作宣告完 成，即可投入生产，进行销售。医疗仪器的定义：医疗器械是指直接或者间接用于人体 的仪器，设备，器具，体外诊断试剂及校准物，材料以 及其他类似或者相关的物品。包括所需要的计算机软件, 其效用主要通过物理等方式获得，不是通过药理学，免 类比分析法建模：假设两个不同的系统可以用统一形式的 数学模型来描述，那么这两个系统就可以互相类比，即是 说，类比分析法是根据两个系统某些属性或关系的相似, 去推论两者的属性或关系可能相似的一种方法。类比方 法在生理系统分析中应用很广。（如无创连续血压监测）（血液是流体，可以应用流体力学理论来研究血液在血 管中的流动机理；血管中的血压和血液的关系类似与电 路中的电压和电流的关系）
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