医学电子仪器原理与设计

医学电子仪器原理与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:华南理工大学出版社
作者:余学飞编
出品人:
页数:212 页
译者:
出版时间:2000年
价格:22.5
装帧:平装
isbn号码:9787562315414
丛书系列:
图书标签:
  • 医电
  • 医学仪器
  • 电子技术
  • 电路设计
  • 生物医学工程
  • 医疗设备
  • 信号处理
  • 传感器技术
  • 仪器原理
  • 医学物理
  • 嵌入式系统
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具体描述

本书着重阐述常见的医学电子仪器的原理、结构和设计原则。全书共分8章,分别介绍医学仪器的组成、特点、要求及其设计原则,生物信号测量的基本条件,信号放大电路及抗干扰和隔离技术,生物电测量仪器,血压测量(重点介绍无创血压测量)技术,医用监护仪器,心血管系统治疗仪器(心脏起搏器与除颤器),医学仪器的电气安全问题。每章均附有习题。

本书可作为高等院校生物医学工程本科的专业课教材,也可供从事医学电子仪器使用、维修和设计的工程技术人员参考。

生物医学工程前沿:现代医疗设备的设计与实现 图书简介 本书旨在为生物医学工程、电子信息工程、自动化、临床医学等相关专业的学生、研究人员及工程师提供一个全面而深入的视角,探讨现代医疗设备的设计理念、关键技术、系统集成与实际应用。我们聚焦于那些构成当代医疗诊断与治疗核心的先进电子仪器,但侧重于其背后的通用原理、前沿趋势与工程实践,而非特定教材中的章节内容。 第一部分:生物信号采集与处理的基础工程 本部分深入剖析了生物电生理信号(如心电图ECG、脑电图EEG、肌电图EMG)的特性、噪声来源及其在高精度采集中的挑战。我们将详细讨论从生物体表面或体内获取微弱、复杂信号所需的前端电路设计,包括: 高精度传感器的集成与选择: 探讨生物电极的材料学基础、阻抗匹配技术,以及如何设计低噪声、高稳定性的生物传感器接口电路。特别关注非侵入式传感器(如干电极、光电容积描记PPG)的信号质量提升策略。 模拟信号调理技术: 深入研究仪器放大器的拓扑结构、噪声分析($1/f$ 噪声与热噪声)、共模抑制比(CMRR)的优化,以及如何利用先进的低功耗、高线性度运算放大器应对生物信号的动态范围需求。 模拟到数字的转换(ADC): 对多路复用技术、过采样、欠采样架构进行比较分析,重点讨论在实时医疗数据流中,如何选择合适的ADC精度与采样率,并介绍Sigma-Delta ($Sigma-Delta$) 调制器在生物信号采集中的优势。 第二部分:医学成像技术的系统原理与实现 现代医学成像技术是诊断学的基石。本部分将超越具体的仪器操作手册,聚焦于支撑这些技术的底层物理原理、信号重建算法与系统架构。 X射线成像与CT: 阐述X射线与物质的相互作用机制,数字X射线探测器(如平板探测器)的工作原理。在计算机断层扫描(CT)部分,重点分析投影数据的获取、滤波反投影(FBP)与迭代重建算法的数学基础,以及剂量控制与图像质量的工程权衡。 磁共振成像(MRI): 详细解释核磁共振的物理基础——拉莫尔进动与弛豫过程($T1$, $T2$)。深入探讨梯度场的设计、射频(RF)线圈的原理与优化、K空间数据的采集模式,以及快速成像序列(如Echo-Planar Imaging, EPI)的设计挑战。 超声波成像: 介绍压电效应在声束形成中的应用,包括相控阵列的设计、声束偏转与聚焦的实现。探讨多普勒效应在血流速度测量中的应用,以及先进的三维/四维(3D/4D)实时成像系统对数据处理速度的要求。 第三部分:精密控制与驱动系统在治疗设备中的应用 治疗性医疗设备,如手术机器人、放射治疗系统和介入器械,对控制精度、安全性和可靠性提出了极高要求。 高精度运动控制: 分析伺服系统在医疗机器人和直线加速器中的应用。讨论电机选型(步进电机、无刷直流电机BLDC、直线电机)的标准,以及如何利用高分辨率编码器和先进的PID/模糊/自适应控制策略,实现微米级的定位精度。 能量的精确传递与反馈: 探讨激光、射频消融(RFA)和高强度聚焦超声(HIFU)设备中的能量源设计。重点关注功率放大电路的稳定性、热管理机制,以及闭环反馈系统如何实时监测治疗区域的温度或阻抗变化,确保治疗窗口的安全。 系统集成与功能安全: 阐述IEC 60601系列标准对医疗电气设备安全性的要求。重点介绍冗余设计、故障检测与隔离机制(Fail-Safe/Fail-Operational),以及如何通过硬件与软件协同设计,保障复杂治疗系统在极限工况下的运行可靠性。 第四部分:数据交互、互操作性与人工智能的融合 现代医疗设备不再是孤立的工具,它们是庞大医疗信息生态系统中的关键节点。 通信协议与数据标准: 系统性介绍医疗设备间通信的关键标准,如DICOM(数字成像与通信)在图像管理中的作用,以及HL7(健康信息交换标准)在数据流中的应用。探讨如何设计符合网络安全要求的设备接口。 嵌入式系统与实时操作系统(RTOS): 分析高性能嵌入式处理器(如DSP、FPGA、高性能ARM Cortex系列)在医疗设备中的选型依据。重点讨论资源受限环境下,如何利用RTOS实现任务调度、中断响应与数据缓冲,以满足严格的实时性要求。 面向临床决策支持的AI集成: 探讨如何将深度学习模型嵌入到成像设备中进行实时增强(如降噪、伪彩重建),以及在生命体征监测系统中构建预测性分析模块。关注模型的可解释性(XAI)在临床应用中的重要性及其工程实现。 结语:面向未来的医疗仪器设计哲学 本书的最终目标是培养读者从“仪器使用者”向“仪器设计者与创新者”转变的思维。未来的医疗电子仪器设计将更加强调模块化、可升级性、用户体验(UX/UI)的友好性,以及与远程医疗基础设施的无缝对接。本书提供了一套坚实的工程框架,用以理解、评估和创造下一代挽救生命的医疗技术。

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用户评价

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作为一名正在努力跟上医学电子技术飞速发展的临床工程师,我一直对能够深入理解那些让我们能够准确诊断、有效治疗甚至拯救生命的设备的“幕后”原理感到着迷。这本书《医学电子仪器原理与设计》,恰好满足了我这种深切的求知欲。我曾多次在电子元件供应商的网站上浏览那些奇形怪状的传感器、放大器和信号处理器,但它们的功能和意义却常常模糊不清,仿佛隔着一层神秘的面纱。通过阅读这本书,我终于找到了那把钥匙,能够一层层地揭开这些神秘的面纱。例如,书中关于生物电信号采集的章节,详细阐述了电极的材料选择、阻抗匹配以及如何有效抑制各种噪声源,这些内容对于理解心电图(ECG)和脑电图(EEG)信号的清晰度至关重要。我还特别学习了书中关于光学传感器的部分,包括光电二极管、LED以及它们在脉搏血氧仪(SpO2)中的应用,深入理解了如何通过测量不同波长光的吸收来非侵入性地监测血液氧饱和度和脉搏。我尤其欣赏的是,作者并没有停留在理论的堆砌,而是结合了大量的实际案例和设计考量,比如在讨论除颤器时,不仅讲解了能量储存和释放的原理,还详细分析了安全隔离和患者保护措施的设计要点。这让我意识到,一个成功的医学电子仪器不仅仅是技术的堆砌,更是安全、可靠和用户体验的完美结合。这本书为我打开了新的视野,让我能够更自信地进行设备的维护、故障排除,甚至参与到新设备的研发讨论中去,这是我之前难以想象的。

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我对《医学电子仪器原理与设计》这本书的评价,可以用“醍醐灌顶”来形容。它提供了一个系统性的框架,帮助我理解了医学电子仪器的方方面面。我曾经在工作中遇到过关于输液泵流量不准的问题,原因可能有很多。在阅读了书中关于输液泵原理的章节后,我深入理解了蠕动泵、注射泵等不同类型输液泵的工作机制,以及流量控制和精度保证的关键技术。书中还详细分析了如何通过编码器、流量传感器和反馈控制系统来确保药物输送的精确性,以及可能影响精度的因素,如管路压力、粘度等。我还特别学习了书中关于超声波治疗仪的原理,了解了高频超声波是如何在组织中产生机械效应和热效应,从而达到治疗目的的。书中还探讨了超声波在理疗、碎石等方面的应用,以及相关的剂量和安全性考量。我非常欣赏的是,这本书不仅仅关注于单个仪器,而是将不同的仪器和技术联系起来,形成了一个更广阔的视野。它让我认识到,医学电子领域是一个不断发展、充满创新的领域,而这本书无疑为我提供了探索这个领域的坚实基础和持续动力。

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《医学电子仪器原理与设计》这本书,彻底改变了我对医学电子仪器的看法。过去,我总觉得这些设备是高度专业化的、与我日常工作似乎有些距离的。但通过阅读这本书,我发现自己可以理解那些曾经让我望而却步的原理。我特别深入学习了书中关于心电图(ECG)的原理,不仅仅是知道如何连接导联,而是理解了心肌细胞的电活动是如何转化为可以被记录和分析的信号。书中对QRS波群、P波、T波的形成原因以及它们在诊断中的意义进行了详细阐述。我还对书中关于脑电图(EEG)的章节进行了仔细研读,了解了不同脑电波(如Alpha、Beta、Theta、Delta波)的特点及其与大脑活动状态的关系。书中还解释了脑电图信号的采集方式、放大和滤波技术,以及如何通过脑电图来监测癫痫发作、睡眠障碍等情况。我之所以对这本书如此推崇,是因为它用清晰易懂的语言,将复杂的电子学原理和生物医学知识相结合,让我能够真正理解设备“为何如此工作”,而不仅仅是“如何操作”。它为我打开了一扇通往深度理解的大门,让我能够更自信地面对工作中的各种挑战,并且能够不断地学习和成长。

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这本书《医学电子仪器原理与设计》就像一座宝藏,让我有机会深入探索那些支撑现代医疗保健系统的基石。我一直对医疗设备的工作原理充满好奇,尤其是那些能够实时监测生命体征的仪器。通过这本书,我对心电图(ECG)的监测有了更深刻的理解,从最初的电极放置、信号采集,到复杂的放大、滤波和数字化处理,每一步都清晰可见。书中关于心电图信号的基线漂移、肌电干扰等常见问题的分析和解决方法,对我日常工作中遇到的实际问题提供了极大的帮助。另外,书中对血压测量技术,包括无创动脉血压测量(如袖带法)和有创动脉血压测量(通过导管和压力传感器)的原理进行了深入的探讨。特别是对袖带法的脉搏波和收缩压、舒张压的计算过程,以及可能出现的误差来源,都有非常详细的介绍。这让我能够更好地理解为什么有些血压测量结果会存在差异。我还特别关注了书中关于无线通信技术在医疗仪器中的应用,例如蓝牙和Wi-Fi在远程监测和数据传输方面的潜力。书中对这些技术在功耗、传输速率和安全性方面的权衡进行了分析,这对于未来设计更智能、更便捷的医疗设备具有重要的指导意义。这本书让我对“一切皆有可能”有了更深的体会,它不仅拓宽了我的知识面,更激发了我对未来医疗技术发展的无限遐想。

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《医学电子仪器原理与设计》这本书的内容之丰富和讲解之细致,让我感到非常惊喜。它不仅仅是一本技术手册,更是一本能够启发思考的指南。我曾经在工作中遇到过一些关于电生理监测的疑难问题,例如,为什么某些情况下放置的电极容易出现伪影,或者如何才能获得更稳定、更可靠的肌电信号。在阅读了书中关于生物电信号采集和处理的章节后,我找到了答案。书中对电极的接触电阻、极化效应以及如何选择合适的电极材料和导电膏都进行了深入的分析,并且阐述了去噪技术(如陷波滤波器和数字滤波)在改善信号质量中的作用。我尤其对书中关于血糖监测仪的设计原理进行了重点学习。它详细介绍了电化学传感器的种类、工作原理,以及如何通过测量葡萄糖与酶的反应产生的电流来估算血糖浓度。书中还探讨了校准、用户界面设计和数据管理等方面的挑战,这让我看到了一个简单血糖仪背后所蕴含的复杂工程思考。我非常欣赏的是,书中没有回避技术上的难点,而是提供了清晰的解释和可行的解决方案,这对于我这样需要将理论知识应用于实际工作的工程师来说,无疑是弥足珍贵的。这本书让我对医学电子仪器有了更全面的认识,也更加期待未来能够利用这些知识为患者带来更好的医疗服务。

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《医学电子仪器原理与设计》这本书,可以说是为我打开了医学电子技术领域的一扇全新的大门。我之前对很多医疗设备的认知都停留在“使用”层面,而这本书则让我有机会深入了解它们“运作”的内在逻辑。我尤其对书中关于监护仪(Monitor)的原理进行了深入学习,包括多参数监护仪是如何同时采集和显示心电图(ECG)、血压(BP)、脉搏血氧饱和度(SpO2)、呼吸频率(Resp)以及体温(Temp)等多种生命体征的。书中详细解释了每种参数的测量原理、信号处理流程以及显示方式。我印象深刻的是,书中还探讨了报警系统的设计,包括不同报警的优先级、触发条件以及如何避免不必要的报警,这对于保障患者安全至关重要。此外,书中还涉及了对生命支持设备,如呼吸机(Ventilator)的原理介绍,包括其通气模式、压力控制、容量控制以及吸入氧浓度(FiO2)的调节。了解这些细节,让我对临床上使用这些设备有了更深的敬畏和理解。这本书的价值在于,它提供了一个连贯的学习路径,从基础的电子元件到复杂的系统集成,层层深入,让我能够构建起一个完整的知识体系。

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自从开始阅读《医学电子仪器原理与设计》,我感觉自己对医疗电子仪器的认知发生了一次深刻的“蜕变”。我过去总觉得那些精密仪器仿佛是“黑盒子”,即使我能操作它们,也无法完全理解其内在的逻辑。而这本书,就像一位耐心的老师,一步步地引导我解开这些“黑盒子”的秘密。我特别喜欢书中关于呼吸监测的章节,它详细介绍了阻抗法、热敏电阻法和二氧化碳监测(Capnography)等多种呼吸参数测量技术的原理。特别是对Capnography的分析,它不仅仅是测量呼吸频率,还能反映肺通气、循环和代谢状态,这让我认识到呼吸监测的深度远超我的想象。书中还对临床上常用的各种传感器进行了分类和详细介绍,比如温度传感器、流量传感器、压力传感器等,并分析了它们在不同仪器中的应用场景和技术要求。例如,在讨论注射泵时,书中不仅解释了如何精确控制流速,还讲解了流量传感器和压力反馈机制,以确保药物输送的准确性和安全性。我之所以对这本书赞不绝口,是因为它将抽象的电子原理与具体的医疗应用紧密地联系起来,使得学习过程既有理论深度,又有实践指导意义。它让我不再是简单地操作设备,而是能够理解设备“为何如此工作”,并且能够从更根本的层面去评估和优化它们。

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我必须说,《医学电子仪器原理与设计》这本书为我提供了一个前所未有的机会,去深入理解那些在诊断和治疗过程中不可或缺的医疗设备。我一直对麻醉监测仪的复杂性感到好奇,它需要同时监测呼吸、循环、体温等多个生理参数。通过阅读这本书,我学习了二氧化碳监测(Capnography)的原理,包括呼气末二氧化碳(EtCO2)的测量以及其在评估患者通气状态中的重要性。书中还详细介绍了脉搏血氧饱和度(SpO2)的测量方法,以及如何通过红外光和红光吸收率的变化来推算血液的氧合状态。我尤其对书中关于体温监测的内容印象深刻,了解了不同类型温度传感器(如热敏电阻、热电偶)的工作原理以及它们在体温测量中的应用。此外,书中还涉及了安全设计和患者隔离的原则,这对于确保患者在接受监测和治疗过程中的安全至关重要。这本书的价值在于,它不仅仅罗列了各种技术,而是深入分析了这些技术是如何协同工作,共同构建一个完整的医疗监测系统。它帮助我理解了不同参数之间的关联性,以及如何通过综合分析这些参数来做出更准确的临床判断。这对我提升专业技能、应对复杂病情提供了坚实的基础。

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我必须说,《医学电子仪器原理与设计》这本书的内容对我来说,简直是一次“知识的盛宴”。它不仅满足了我对医学电子仪器运作原理的好奇心,更在很多方面拓展了我的认知边界。我之前对放射影像设备,如X光机、CT扫描仪和MRI(核磁共振成像)设备的工作原理知之甚少,总觉得它们离我的日常工作相对遥远。但在阅读了书中相关的章节后,我惊讶地发现,即使是这些大型复杂设备,也离不开基础的电子学原理。书中详细介绍了X射线是如何产生的,以及如何通过探测器捕捉X射线穿过人体后的信息,从而形成图像。对于CT扫描,它解释了多角度X射线投影数据的采集和计算机断层重建的过程,让我对“切片”式成像有了清晰的认识。而对于MRI,它则深入阐述了利用强磁场、射频脉冲和核自旋共振来生成高分辨率图像的复杂原理。我尤其欣赏的是,书中并没有回避这些技术的复杂性,而是用清晰、有条理的方式进行了讲解,并辅以图示,使得理解起来更加容易。这本书让我意识到,无论是简单的生命体征监测,还是复杂的影像诊断,背后都蕴含着精妙的电子设计和深刻的物理原理,而这本书就是我探索这些奥秘的得力助手。

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我对《医学电子仪器原理与设计》这本书的整体印象是,它提供了一个极其全面而又深入的视角来审视医学电子领域。在我看来,这本书的价值不仅在于它传授的知识本身,更在于它教会了我如何去思考和解决问题。比如,在学习超声诊断仪的部分,我被其复杂的数据处理流程所吸引。书中详细解释了声波的产生、传播、反射以及回波信号的接收和处理过程,包括了多普勒效应在血流检测中的应用。这让我对超声图像是如何“形成”的有了全新的认识,不再仅仅是看到一幅幅生动的图像,而是理解了其背后所依赖的物理原理和工程实现。此外,书中对生物医学信号的放大和滤波技术进行了详尽的阐述,例如差分放大器在抑制共模噪声方面的优势,以及各种滤波器(低通、高通、带通)在去除特定频率噪声方面的作用。这些知识对于我理解和优化现有医疗设备的性能至关重要。我印象深刻的是,书中还涉及了仪器设计的关键考虑因素,如电磁兼容性(EMC),这对于确保医疗设备在复杂电磁环境下稳定运行并防止相互干扰至关重要。我还学到了关于数据采集系统的设计,包括采样率、量化位数以及如何选择合适的模数转换器(ADC)来实现高精度的数据转换。这本书的结构清晰,逻辑严谨,每一章节都建立在前一章节的基础上,使得学习过程更加顺畅。它不仅是我工具箱里的一件利器,更是我职业生涯中一位不可或缺的导师。

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