医用电子电路设计及应用精选(九篇)

第1篇：医用电子电路设计及应用范文

关键词：医疗电气设备 负荷等级 电气安全 IT系统 防微电击保护 照明设计

近年来，广州市建工设计院完成了多个高层医疗建筑的设计。例如广州医学院第一附属医院东晓路医院综合楼（地下1层、地上16层、总建筑面积2．4万m2）、广州市红十字会医院门诊楼（地下1层，地上12层，总建筑面积1．7万m2）、武警广东省总队医院住院大楼（地下1层、地上16层）等高层医疗建筑。笔者结合电气设计的特殊性，总结出了以下几点看法和体会。

1 负荷等级及供电电源

高层医疗建筑按《高规》属于一类高层建筑，除具有一般一类高层建筑的一级负荷外，还有许多医疗设备用电属于一级负荷，如急诊部、监护病房、手术部、分娩室、婴儿室、血液病房的净化室、血液透析室、病理切片分析、CT扫描室、血库、高压氧仓、加速器机房、治疗室、配血室的电力照明等。由于高层医疗建筑具有较大容量的一级负荷，属于一级负荷用电单位，应由两路10kV高压电源供电，当一路电源发生故障时，另一路电源立即启动供电，保证各种医疗设备的正常运行。这两个10kV高压电源一般是由当地电力系统的两个区域的变电站分别引来。尽管如此，仍有可能出现全部市电中断的情况，因此，在已有两路市电的情况下，还应根据负荷对中断供电时间的要求，增设能在15s内向负荷供电的快速自起动柴油发电机组或可靠的不间断电源装置（UPS）作为自备应急电源。

2 医疗电气设备

在医院电气设计中，需注意与医院主管部门协商，要求其详细提供各医疗电气设备的设备容量及其特殊的用电要求。如广州医学院第一附属医院东晓路医院综合楼的电气设计，笔者就是按上述方法进行的。医院基建办先后提供了心电图室、B超室（5kW／房）、X光室（70kW／台）、介入室（80kW／台／房）、碎石室（60kW／台）、ERCP（胃肠仪）（5kW／台）、检验室（15kW／房）、实验室（10kW／室）等医疗电气设备的设备容量，同时要求心电图室、B超室、手术室、检验室、实验室、睡眠中心均需配置地线（接地电阻＜4Ω），X光室、碎石室、介入治疗室、ERCP均需配置专用地线（接地电阻＜4Ω）等信息。而当有些医院主管部门确实不能提供有关医疗电气设备的数据时，电气设计人员只能参考相近的医疗电气设备资料，预留医疗电气设备的用电。同时需注意，应根据具体情况，正确选取医疗动力的需用系数值。

3 电气安全措施

《民用建筑电气设计规范》（JGJ／T16－92）第14．7．6．2条规定：“使用插入体内接近心脏或直接插入心脏内的医疗电气设备的器械，应采取防止微电击保护措施。防微电击措施宜采用等电位接地方式，使用II类电气设备供电。防微电击等电位联结，应包括室内给水管、金属窗框、病床的金属框架及患者有可能在2．5m范围以内直接或间接触及到的各部分金属部件。用于上述部件进行等电位联结的保护线（或接地线）的电阻值，应使上述金属导体相互间的电位差限制在10mV以下。”第14．7．6．3条规定：“在电源突然中断后，有招致重大医疗危险的场所，应采用电力系统不接地（IT系统）的供电方式。”

为能正确选用防电击措施，IEC按医疗电气设备与人体接触的状况，也就是电接触的危险程度，将医疗场所作如下分组：

O组场所：在此场所内，不使用医疗时与人体接触的可导电器件；

1组场所：此场所内，上述可导电医疗器件与人体外部接触，或进入人体与人体内部接触，但不包括2组场所；

2组场所：此场所内，进行诸如心脏内部手术和中断供电将导致生命危险的治疗。

IEC要求医疗场所的重要用电负载自动倒换电源，并按允许间断供电时间的长短（t），将医疗场所作如下分级：

（1）t≤0．5s场所：在此场所内电气设备要求在0．5s内恢复供电；

（2）0．5s＜t≤15s场所：在此场所内电气设备可在大于0．5s但不大于15s的时间内恢复供电。

上述分组和分级的明细设计时尚需与医院主管部门协商确定。

3．1 防电击措施

3.1.1 接地系统和自动切断电源防电击措施

（1）TN系统：

①医院的医疗场所和与其有关的场所、邻近非医疗场所均应采取TN－S系统，不允许出现PEN线；

②在1组场所内的末端回路32A及32A以下的电源插座回路，应装用IΔn≤30mA的RCD作附加保护；

③在2组场所内只能在下列电气设备的回路内才可装用IΔn≤30mA的RCD，动作于自动切断电源：手术台、X光机、额定功率大于5kVA的大型电气设备不重要（不影响生命安全）的电气设备。

应注意：勿使一个RCD保护的电气设备数量过多，以免引起RCD不必要的跳闸而导致供电中断；在1组和2组场所内只允许装用对回路电流直流分量不敏感的A型或B型RCD。

（2）医疗IT系统：在2组场所内离手术台周边水平距离1．5m，高度为2．5m内（被称作“病人环境”）的用于维持生命或进行外科手术的医疗电气设备，应采用IT系统供电，但不包括上述用IΔn≤30mA的RCD保护的设备。

按IEC医用电气设备产品标准，进行心脏手术的设备，其正常泄漏电流不得大于10μA；当发生一个接地故障时，其泄漏电流不得大于50μA（相应地，手术室内电位差正常时＜10mV，单一故障状态＜50mV）（人体电阻为1kΩ以上），若通过病人心脏的电流一旦超过50μA，可导致病人心室纤颤而死亡，被称作微电击致死，为此需严格限制其第一次故障电流。其主要措施是：在手术室内或其贴近处安装一台1∶1的医用隔离变压器，其二次回路不接地，以IT系统供电。这时第一次故障电流仅为非故障带电导体的对地电容电流，其幅值极小，这样才能有效地满足发生一个接地故障时泄漏电流不大于50μA的要求。发生第一次接地故障后不切断电路、不中断对装置的供电是IT系统的主要优点。

《民规》第14．2．8条：“IT系统必须装设绝缘监视及接地故障报警或显示装置”。

《低压配电设计规范》（GB50054－95）第4．4．13条：“在IT系统的配电线路中，当发生第一次接地故障时，应由绝缘监视电器发出音响或灯光信号，其动作电流应符合下式要求：Ra·Id≤50V”；

第4．4．15条：“IT系统的配电线路，当发生第2次异相接地故障时，应由过电流保护电器或漏电电流动作保护器切断故障电路”。

具体做法：在IT系统的电源处装设一个绝缘监测器，最迟在绝缘电阻降低至50kΩ时，它应发出报警信号，为此需另配置一台测试绝缘的仪器来检验绝缘监测器的这一性能。

每一IT系统应在适当位置配备声（报警声响）光（信号灯）信号，以便医务人员能实时监察系统的绝缘状况，利用第二故障（此故障将使预期危险电流变成实际的故障电流）尚未发生的时机及时采取措施、消除隐患。

医用IT系统的隔离变压器需设置过载和温度监测器。

3.1.2 等电位联结

为了进一步减少1组和2组场所内的电位差，应在该等场所内实施局部等电位联结，将该场所内高度在2．5m以下的部分都纳入局部等电位联结范围：

（1）PE线；

（2）装置外导电部分；

（3）防电场干扰的屏蔽层；

（4）隔离变压器一、二次绕组间的金属屏蔽层；

（5）地板下可能有的金属网格；

（6）特低电压手术灯的金属外壳等。

具体做法是在该场所内分配电箱近旁，靠近柱旁距地0．5m处设置一局部等电位联结端子板，并与柱内至少2根主筋可靠连接。如果该等场所建在2楼以上，则局部等电位端子板应用16mm2的铜芯线穿塑料管或利用40×4镀锌扁钢引至建筑物的总接地体（或与隔离变压器前的TN－S系统的PE线连接），将上述各部分用≥6mm2的铜芯线以放射式联结于局部等电位端子板。在2组场所等电位联结系统中，局部等电位联结端子板与插座PE线端子、固定式设备PE线端子及装置外可导电部分等之间的联结线和连接点的电阻总和不应大于0．2Ω?任何两个可导电体间的电位差在10mV以下。2组场所内医用IT系统的PE线是医院内TN－S系统的PE线的延伸，IT系统和TN－S系统共用同一个保护接地的接地装置，切勿为该等场所另设单独的接地极和PE线，因为这样做极易在该场所内形成＞50mV的电位差，增大电击危险。

3．2 电气设备的选用

3.2.1 医用IT系统的隔离变压器

此变压器二次侧的标称电压不得超过交流250V。单相隔离变压器可用来供电给移动式或固定式设备，其容量不小于0．5kVA，也不大于10kVA。如果医用IT系统内有三相负荷，应为其装用单独的三相变压器，其相电压也不应超过250V。

3.2.2 开关设备

医院内每一个末端回路应具有短路防护和过载防护功能，但是上述为医用IT系统装用的隔离变压器的电源侧和负载侧的回路上，是不允许装设过载防护电器的，因为没有必要因防过载而切断重要医疗设备的电源，但可装用熔断器作短路防护。

3.2.3 2组医疗场所IT系统内的插座

IT系统插座插孔布置的形式应能防止TN－S系统等其它系统用电设备的插头插入，或者它应具备明显的永久性的IT系统标志，以防用于IT系统的隔离变压器过载损坏。

3．3 对电源的不间断供电要求

医疗电气设备按允许间断供电时间的场所分级，可见医院中的用电设备有≤0．5s、≤15s和＞15s三级。对于间断供电时间不大于0．5s的医疗电气设备（包括安全照明），应增设不间断电源装置（UPS）作为自备应急电源；当电网电源中断或电网电压低于标称电压的90％时，为避免电压质量问题引起医疗事故，需通过转换开关将供电自动转换至自备电源上。

3．4 防火

医院是病人集聚的场所，一旦发生火灾，由于病人行动缓慢或难于行动，将有极大的危险。所以，在医院电气装置中应做好电气防火工作，2组场所内除该场所本身使用的电气设备线路外，其它无关的电气线路不得进入该场所。

4 照明设计

医院的照明设计相对一般民用建筑有其一定的特殊性，主要是满足医疗诊断、抢救治疗和病人恢复休息的需要，同时要具有明亮、舒适、安全的光环境。

诊治对光源和周围色彩有特定要求，需要用显色性良好的光源。诊室、病房、急诊观察室、治疗室等处宜采用高显色荧光灯，以便于观察病人的情况；病房、急诊观察室、治疗室等处的顶灯采用漫反射型灯具，以减少眩光。

病房照明既要有利于病人生活和休息，又要考虑到为医疗提供充足的光照条件，一般照明照度值为100～200Lx。但要分开病人平时生活和治疗时期两方面的照明考虑，且宜每个床位照明单独设开关控制。平时要考虑减少眩光、强光直射对病人的影响，又要考虑到治疗所需要的足够照度。一般照明可采用吸顶式格栅日光灯，避免灯光直接照射到病人的视野内；局部照明为每床1床头灯，在门口、地脚等处设置值班常夜灯和地脚灯，既方便医护人员查房，又不影响病人休息。此外，《民规》第11．9．6．13条规定：“候诊室、传染病院的诊室和厕所、呼吸器科、血库、穿刺、妇科冲洗、手术室等场所应设置紫外线杀菌灯。如为固定安装时应避免直接照射到病人的视野范围之内。”紫外线杀菌灯按医院一般的要求，可按2～3W／m2考虑，其布置应使灯管周围有一定的空间，有利于提高杀菌效率。

参考文献

1 《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045－95）（2001年版）

2 《民用建筑电气设计规范》（JGJ／T16－92）

第2篇：医用电子电路设计及应用范文

【关键词】洁净手术室 供配电 IT隔离电源系统 剩余电流动作保护器RCD 照明 安全与接地 电位联结

引 言

近年来，随着我国医疗事业的发展及人民生活水平的提高，传统的国家医疗保健体系已不能满足人民的保健需求。我国正进入一个改建，扩建，新建医疗建筑的高峰期。洁净手术室取代普通手术室，是一个必然趋势。洁净手术室设计对电气部分也增加许多新的内容，2005 年国家引用了 IEC 的一套新标准，名称为《建筑物电气装置 第 7 - 710 部分：特殊装置或场所的要求 医疗场所》，特别是 2008 年新版的《民用建筑电气设计规范》对医疗场所的设计加入了很多新的内容。本文就洁净手术室电气设计作一些介绍和探讨。

1、洁净手术室的供配电设计

1.1 洁净手术室必须保证供电的可靠性为了减少因外来尘、菌的侵入而带来交叉感染，洁净手术部的总配电柜，应设于非洁净区内。洁净手术部必须保证用电可靠性，当采用双路供电源有困难时，应设置备用电源，并能在规范规定的时间内自动切换，主电源应从本建筑物配电中心专线供给。备用电源可以采用 EPS 来解决。

洁净手术室内用电应与辅助用房用电分开，每个手术室的干线必须单独敷设。每个洁净手术室应设有一个独立专用配电箱，为了检修时工作人员不进手术室 ， 减少外来感染，配电箱不得设在手术室内，应设在该手术室的外廊侧墙内。洁净手术室的配电总负荷应按设计要求计算，并不应小于 8 kVA。当电网电源中断或电网电压低于标称电压的90%时，为避免电压的质量问题引起的医疗事故，需通过转换开关将供电自动转换至自备电源上。

1.2 洁净手术室必须保证供电的安全性

在医疗过程中，为了进行各种目的的测量、诊断或治疗，病人常常和各种电气设备连接，电极有可能进入人体或牢固地附着在人体表面 （ 如：心电图、脑电图、B 超等 ），还可能从人体内导出液体，经过处理后再输入体内 （ 如：肾析等 ），这些将使人体失去皮肤电阻的保护。当病人处于麻醉状态，或因痛觉丧失了对电击的自然反映，会导致人体不能自行脱离电源。那么此时就需要一种经过特殊处理的安全电源。

1.2.1 采用 IT 系统供电时，用医用的 IT 隔离电源系统

最新的《民用建筑电气设计规范》（2008 版）12.8.6 条内规定 2 类场所（见注 1）用途相同且相毗邻的几个房间内至少配备一套医用 IT 电源供电 （ 隔离供电电源 ），且该电源系统必须安装绝缘监视仪。即在手术室内或贴近处安装一台 1：1 的隔离变压器，其二次回路不接地，以 IT 系统供电。

众所周知，当用电设备对人体心脏直接漏电大于 10 uA 时，会造成对病人的微电击事故。而一般在通用建筑中采用的 RCD、ELCB 等对地漏电保护开关，动作响应值是 mA 级的（如：30 mA），远远不能满足医疗领域的需要。而 IT 隔离电源系统因降低了接触电压和电网对地漏电流（有效控制对心脏的直接漏电流），故人身触电危险发生第一次对地故障时，因为二次回路不接地，其接地故障电流为非故障带电导体的对地电容电流，故障电流非常小，可将接触电压限制到极低值。诸如某些心脏手术等，既要保证供电的连续性，又要严格控制其第一次故障电流。因此，现在国际上对医疗领域中的手术室、ICU、CCU 等重要场所通常采用局部“中性线不接地供电系统”（即“IT系统”或称“隔离电源系统”）供电。同时单相 3 kVA～10 kVA的隔离变压器给这些场所供电，首先可以防止其他供电回路中的漏电流通过接地线窜入手术室、ICU、CCU 的医疗电器设备上对病人的安全构成威胁。另外，造成供电中断的电气短路绝大部分是接地故障。

如图 1，一旦隔离电源上所接的负载（如胸腔手术设备等各种医疗电器设备）处发生第一次接地故障时，因对地不构成回路，仅有很小的对地电容电流Ic，所以不必切断电源，从而保证供电的连续性和手术防电击的安全性。同时通过绝缘监视系统报警及时地排除故障。

下面就一个工程实例来说明 IT 系统的应用应注意如下几点：

（1）医用 IT 系统装用的隔离变压器的电源测和负载侧的回路上，不允许也没必要装设因防过载而切断重要医疗设备的电源，但可装设熔断器作为短路保护。（如某一工程实例平面图图 2 以及系统图图 3）。

（2） 医疗 IT 系统应装设过负荷和过热的监测装置。绝缘监视器装设在回路相线与地之间。用于监测第一次接地故障，当电气装置的绝缘水平降至整定值以下时它即动作于发出信号。每个 IT 系统应在医务人员可以经常监视到的地方（比如护士长站）装设绝缘监视装置。如图2，笔者在这项工程的设计中应用了国外某一知名品牌的医疗专用的隔离电源系统（6.3 kVA）。并采用了剩余电流，即漏电流监视设备，包括绝缘监视仪107TD47（置于手术室内的中央控制屏上）、外接报警显示监视系统 MK2007 置于护士站。

（3） 2类医疗场所内给病人进行治疗处应设置

多个由 IT 系统供电的插座 （ 如图 3，图 4）。该插座必须与同房间的 TN-S 或 TT 系统的插座区分开来。可以加上指示灯以及作明显的永久性的 IT 系统标志，以防误插入非 IT 系统的设备而将 IT 系统的隔离变压器烧毁。

1.2.2 采用带漏电保护的 RCD 作为线路保护。1 类医疗场所（见注 2）中应采用最大剩余动作电流为30 mA 的剩余电流动作保护器作为附加防护。2 类医疗场所中要注意仅规范规定的电气设备回路才可以采用。特别要注意的是当多台设备同时接入同一回路时，还应考虑医疗设备本身固有的泄漏电流引起剩余电流动作保护器的 RCD 误动作。

1.2.3 采用安全特低电压系统（SELV）、保护特低电压系统（PELV）

2、插座设置及配线等其他问题

（1）洁净手术室内医疗备用电插座，在每侧墙面上至少安装 3 个插座箱（如图 4），插座箱接地端子，其接地电阻不应大于 1 欧姆。如在地面上安装插座，插座应有防水措施。

（2）洁净手术部配电管线采用金属敷设，穿过墙和楼板的电线管应加套管，套管内用不燃材料密封。进入手术室内的电线管穿线后，管口应采用无腐蚀和不燃材料密闭，为在火灾发生时也不会因烧毁电线绝缘而短路，宜采用矿物绝缘电缆，同时手术室内不应有明露管线。

2、洁净手术室的照明设计

2.1 照度

根据《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）规定手术室一般照明的照度为 750 lx 左右，而辅助用房则按洁净室最低标准取 200 ～ 300 lx 设置。

2.2 光源及灯具设置

洁净手术室一般照明用光源可选用色温为4000～5000K 之间的洁净荧光灯，其色温与无影灯光源的色温相适应，其显色性应接近自然光，要求显色指数 Ra 大于 90。同时为克服荧光灯的频闪效应，对荧光灯带可采用三相均匀配电。手术室重点照明为手术无影灯。无影灯应根据手术室尺寸和手术要求进行配置，宜采用多头型；调平板的位置应在送风面之上，距离送风面不应小于 5 cm。手术无影灯选择与设计涉及到照明和医学等多方面知识，一般由照明设计人员与专业医务人员研究确定，以达到满意效果。手术室大门外侧上方手术工作指示灯可由室内

侧开关单独控制，也可与手术室自动感应门或无影灯等标志手术开始的设备连锁控制。手术室内应设置观片灯，观片灯联数可根据手术室大小类型配置 （3～6 联 / 每间 ）。观片灯应嵌入术者对面的墙上，不凸出墙面，安装高度可定为中心距地 1.5 m。多联观片灯通常每联灯光单独控制，开关可设于观片灯下侧的控制面板上。洁净手术室采用的是空气洁净技术，所以不必设置紫外线灭菌灯进行消毒灭菌。

3、洁净手术室的接地设计

医疗及诊断电气设备，应采用保护接地、功能接地、等电位接地或不接地等形式 ， 并根据使用的功能要求设置防静电接地。这里主要说说等电位接地联结的应用。如图 5 接地平面图，CE 为医用接地中心， E 为接地端子。

（1） 应尽量减少 1 类和 2 类场所内的电位差，在该场所内设置局部等电位联结，即在该区域的配电箱旁设置一局部等电位联结端子板，用联结线将下列部分联结到端子板上。

1） 外界可导电部分；2） PE 线；3） 防电场干扰的屏蔽层；4） 隔离变压器一、二次绕组间的金属屏蔽层；5） 地板下可能有的金属网格等。在 2 组场所内局部等电位联结的接地电阻总和不应大于 0.2 欧姆。另外固定的可导电但不用电的病人躺坐的台、椅等也宜与局部等电位联结系统连接，除非这些部分要求与地绝缘。

（2） 医用 IT 系统的 PE 线不能独立于医院内的原有的 TN 或 TT 系统而另设接地装置，而应共用一个接地装置，以此来减少电位差，避免电击危险。

结 语

随着现代科技的日益发展，手术室内的医疗电气设备越来越多，其供电的安全问题更显得重要。医疗电气设备不仅与人体表面接触，有的与人的内脏直接接触，但是医疗电气设备和电子仪器绝缘难免会有绝缘损坏，电流泄漏等现象，这就不可避免地带来医疗电击事故的发生。为此我们应根据不同手术室的要求，合理地设计选用安全的供电设备，为患者创建一个安全可靠舒适的医疗环境。以上是笔者在医院洁净手术室电气设计及学习中的一些体会，不足之处，请指出批评。

注 1：2 类场所：将接触部件用于诸如心内诊疗术手术室以及断电（故障）将危及生命的重要医疗场所。使用下列医疗设备的场所：呼吸机，恒温培养箱，透析设备，麻醉设备，病人监护设备，高频外科设备，输液泵，注射泵，心肺机，心力记录仪，脉压机，心率电子脉冲调节器等。

注 2：1 类场所，接触部件接触躯体外部。除 2 类场所外的，接触部件其侵入躯体的任何部位。

参考文献

[1]王厚余 低压电气装置的设计安装和检验 北京：中国电力出版社，2003

[2]IEC60364-7-710：2002 -，IDT 建筑物电气装置第 7-710 部分：特殊装置或场所的要求—医疗场所 （ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 ）

[3]《医院洁净手术部建筑技术规范》 GB 50333-2002

第3篇：医用电子电路设计及应用范文

“电子技术基础”包括模拟电子技术和数字电子技术两门主要课程，是理工科相关专业的技术基础课程，也是生物医学工程专业的重要专业基础课和技术基础课。生物医学工程专业开设“电子电路课程设计”课程，对提高学生的电路设计能力、硬件制作能力和系统调试能力，以及培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力具有非常重要的意义。如何利用科学的选题在较短的时间内训练和提高学生的这些能力，并有意识地培养学生的创新意识和科研能力，是该课程在教学过程中重要的教学研究课题。[4-6]

一、生物医学工程专业“电子电路课程设计”教学中存在的问题

由于生物医学工程专业的特殊性，目前在生物医学工程专业的“电子电路课程设计”教学过程中，普遍存在以下几个问题：

1.课程设计的选题没有考虑专业特点，实施的目的性不强，与专业的整体发展建设结合较差，达不到课程设计要求

一个突出的问题是，课程设计的选题大部分是沿用电子信息类专业的传统选题，如多级低频阻容耦合放大器、功率放大器、语音放大器、函数发生器、交直流放大器、数字电子钟、定时器、智力竞赛抢答器、简易数字电容测试仪等选题，这些题目与生物医学工程专业的联系较少。这样既不能体现专业特点，也不能提高学生的兴趣，从而使得学生对所学理论知识不能很好地运用于实际，造成与实践的脱节。

2.课程设计内容不完善，所设计的内容不能充分体现课程设计的目标

“电子技术课程设计”课程应该是由许多关键环节构成的一个整体，从多个方面训练和提高学生的能力和素质。但原有的教学过程中，往往会忽略其中的一些重要环节。这些问题表现在：只要求学生完成电路制作，对于任务分析、方案选择、分析计算要求较少，把课程设计简化成操作实训；不重视测试和数据分析，不能充分锻炼学生分析问题和解决问题的能力；不注重使用设计软件和选择流行器件，只使用过时的器件，甚至老旧的分立元件，制作的电路达不到任务要求。这些对于提高课程设计的效果都有不利的影响，导致学生实际动手能力练习不够、电路设计能力偏低、综合调试能力不高。

3.评价方法和标准简单，随意性大

教学过程中没有严格的评价标准，课程成绩评定基本上流于形式，从而造成课程设计质量下降。

在这种情况下，培养出来的学生普遍存在电路设计能力和系统调试能力不足，发现问题、分析问题、解决问题的能力偏低，这样培养出来的学生难以在工程设计领域中发挥独当一面的作用，不能快速适应社会要求。

二、“电子电路课程设计”的改革思路和实践

几年来，在“电子电路课程设计”教学过程中进行了几点改革尝试，取得了较好的教学效果。

1.明确专业培养目标，构建课程设计选题库

“电子电路课程设计”是电子信息类专业的传统课程，有大量的课程设计选题，但这些选题中，大部分与生物医学工程专业和生物医学电子技术课程的教学内容和要求有较大的区别。为此，学院组织教师从众多的课程设计选题中，选出若干与专业相关的训练内容，进行加工改造，并对每一个设计选题提出具体的训练要求和目标，构成课程设计选题库。题库中题目所涉及到的课程内容和设计内容的统计分析见表1。从表中可以看出，与生物医学工程专业的教学内容密切相关的选题占总选题的72%，这样就形成了有专业特色的电子电路课程设计内容和要求。

另外还结合专业的特色，对与医疗仪器密切相关的设计，如测量心电、脑电、心音、血氧饱和度、脉搏波等信号的电子系统的采集电路部分，要求学生做成完整的模块，作为以后系统课程设计的子模块。

2.以学生为主体，改革传统课程设计指导方式

改变过去教师全程指导，有问必答，甚至直接给出参考电路的指导方式。教师在给出选题和要求后，将学生分成若干小组，每个小组在选题范围内选定设计题目。学生自己查阅资料，提出方案，独立设计，最终完成设计并进行完整的调试和测试。在整个课程设计过程中，教师每周留出固定或灵活的课堂答疑时间，回答学生提出的问题或启发学生提出问题，直至课程设计结束。

3.充分发挥学生潜能，加深加宽课程设计的训练内容并提高要求

在课程设计过程中，教师提出设计的目的和要求后，实验室只负责提供材料及仪器，其他工作全部由学生自己完成。为了更多地训练学生的综合素质，学生需要独立完成实践步骤确定、任务分析、方案选择、电路设计、元件选择、电路布线、印刷板设计及制造、元件测试、电路焊接、系统调试、测试方案设计、电路测试等训练步骤，并将这些步骤作为课程考核的训练点（见表2）。通过这种完整的训练过程，学生不仅能够初步掌握电子产品的设计开发流程，还能较好地锻炼自己的专业素养。

4.重视现代电子技术的发展和应用，鼓励学生掌握和使用工具软件和最新芯片

做到软件和硬件结合，学生除了完成电路设计以及硬件的焊接、安装、调试外，还需要至少掌握一种印刷电路板设计软件和一种电路仿真软件，有条件的学生还应掌握一种数字电路设计软件（如EDA软件）。学生既要熟练掌握电阻、电容、电感、二极管、三极管等分立元件的选择和使用外，还应尽量掌握和使用最新的集成芯片，以进一步训练工程设计能力。这样，电子电路课程设计可以达到更好的教学效果。

5.培养学生兴趣，将课程设计与创新课题训练相结合

鼓励教师将本科创新课题、教师科研课题等进行简化、分割，形成适合课程设计的课题，供学生选择。鼓励学生进行电子产品整机设计、开发、组装、调试，并且组织学生共同交流，互相学习，不断提高。

三、结束语

“电子技术”课程的理论性和实践性都很强，而“电子电路课程设计”作为教学过程中的重要一环，体现出了越来越重要的作用。对该课程进行的一系列教学改革实践，取得了良好的效果。按照改革后的教学模式，“电子电路课程设计”不断能够巩固课堂上所学的理论知识，加深学生对课堂抽象概念的理解，提高了学生的设计能力和创新能力，还能使学生对生物医学工程专业的认识更加明确具体，这些都有利于培养出理论基础扎实、实际工作能力强的高素质生物医学工程专业人才。

参考文献：

[1]John D.Enderle.生物医学工程学概论[M].封洲燕，译.北京：机械工业出版社，2010.

[2]李刚，张旭.生物医学电子学[M].北京：电子工业出版社，2008.

[3]余学飞.现代医学电子仪器原理与设计[M].第二版.华南理工大学出版社，2007.

[4]刘剑，杨立才，刘常春.“生物医学传感器与测量”课程教学改革探索[J].电气电子教学学报，2011，（1）：15-17.

第4篇：医用电子电路设计及应用范文

>> 发展电子信息产品技术的新挑战 医疗器械电子设备的维修技术分析 医疗器械电子设备的维修技术探讨 电子信息技术在医疗领域的应用 医疗器械中电子设备的维修技术 论刑法对医疗技术革命挑战的立法应对 论刑法对医疗技术革命挑战的司法应对 大数据环境下医疗数据隐私保护面临的挑战及相关技术梳理 汽车电子面临的挑战 医疗过错鉴定对医生的挑战 医疗电子技术降低医疗保健成本 医疗信息技术,机遇与挑战并存 蓝牙技术在现代医疗电子设备中的应用 电子信息技术在医疗领域的应用分析 电子技术在医院精密医疗设备中的应用 从电子信息技术角度看医疗设备的维修与管理 浅谈医疗器械中电子设备的维修技术 医疗技术的进步 电子商务对会计的挑战 电子商务对税收的挑战 常见问题解答 当前所在位置：

关键词：医疗电子；模拟；MCU；连接器

DOI： 10.3969/ j.issn.1005-5517.2013.12.002

医疗对高性能模拟混合信号的挑战

ADI公司亚太区医疗行业市场经理王胜指出，医疗设备种类众多，其要求也各不相同，但其共性都包括：高集成度，低功耗，小体积，系统级方案以及专业的技术和商务服务，当然，合理的价格也是成功的必要因素之一。

便携医疗领域的各类电子医疗设备要求电子元器件更高的集成度，更小的尺寸以及更低的功耗；高端医疗设备要求更快的速度，更高的精度，更紧凑的高集成度，当然更好的稳定性和安全性以及合理的价格控制已成为共性的需求。

除了传统的个人医疗电子设备如血压计、血糖仪等因其技术和市场都已很成熟，从而受到全球消费者的认可外，其他新的技术和应用也将带动未来的便携式消费类医疗电子设备市场的发展。例如，针对个人和家庭应用的生命体征信号检测等。在2013年，值得关注的的变化是在越来越多的传统的非医疗保健类的消费电子产品中嵌入生命体征信号检测的功能。

目前，中国本土医疗设备制造商正逐步向中高端高技术附加值的方向开发产品，如高端彩超、多层CT以及高端监护类产品等去扩大国内外的市场份额，我们期望能看到越来越多的接近并达到同行业最高技术水平和产品性能的本土品牌不断涌现。但我们认为这些成功绝不是技术盲目效仿的结果，而是能够找到自身的技术优势和特点，针对特定的细分市场而开发出具有技术和性能竞争优势的产品。单一的低成本已不再是赢得市场的唯一法宝，其在技术、产品定位和市场策略方面的创新同样至关重要。当然，我们必须把握开发成本相对较低，项目开发及执行效率较高的优势，也要迎合市场发展的新需求，例如移动及便携式的发展，确实扩大新产品的投入，争取早进入，早引领，并获得快回报。

医疗设备制造商要想进入市场并在市场上保持长期增长，进而不断增加市场份额， 通常有两个方面需要注意：其一是要有核心技术，其二是要有良好的市场策略和营销渠道。而两者都要与时俱进，不断地进行创新。

医疗保健是趋势

Maxim Integrated战略市场事业部医疗设备应用总监John DiCristina指出，全球范围内医疗保健的费用支出很高且在不断增长。如果能够使医疗保健系统更接近病患，并最终走入家庭，将有效降低医疗保健成本、提高收益、提升生活质量，这种可预测性医疗保健系统将是发展的趋势。让越来越多的人拥有现代化医疗保健产品，因此对便携性的要求也越来越高。在医疗保健市场，医疗设备联网越来越普及，数据可以处处共享，安全就成了大问题，医疗设备生产商将更多的注意力转向安全保护，确保患者隐私、数据的真实性、患者安全以及设备生产商自身保护。

高精度模拟的重要性

高技术硬件（如集成电路，IC）的哪些特征会在不断变化的医疗市场中取得竞争优势呢？“在我看来，答案非常简单，但不很明显。”Exar高性能模拟产品应用工程副总裁 Craig Swing说。我们生活在一个数字世界，但人类不是数字。人类是模拟生物，我们有5种感官：视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉，这才是模拟的核心。数字仿真如视频、音频和许多触摸屏应用程序等许多东西，仍通常需要系统里的某种模拟数字电路（ADC），或数字模拟电路（DAC），才使其工作。这就意味着要采用数字处理中必要的数字电路系统，将模-数电路（ADC）和数-模电路（DAC）以及必要的原本为模拟电路的缓冲或感应放大器集成在一起，去开发未来市场中占据主导地位的专用标准产品（ASSP）。这就是为什么Exar使用最先进的连接、电源、数据压缩、模拟信号链的核心竞争力来开发下一代应用特定标准产品，为我们的客户开发新一代的医疗设备！

这些ASSP开始与核心放大器、DAC、ADC模拟电路一样独立存在。但经过精心规划，这些细胞可以结合必要的数字电路，使系统工作。这可能听上去像SoC（片上系统）技术，但其实不是。所以往往SoC开发者专注于数字电路作为系统的中心部分，在我看来，这不会为许多下一代医疗IC赢得未来。为什么？因为人类是模拟的，如果你正确使用模拟，其余的会随之而来。因此，对于高技术医疗IC，SoC开发和ASSP开发之间是有区别的。SoC开发更关注数字电路，而ASSP开发则更专注于满足消费者，病人和医疗监督者需求的模拟电路。

需要注意的另外一件事情是，接口模拟人类需求所需要的模拟电路系统既可归入高频类，也可分入高精密应用类。高精密应用有时在实现上可使用低成本的数字工艺和电路技术，但这些需要在开发超大规模复杂电路上予以投入，以减轻工艺上所带来的噪音和电压不精确等负面影响。因此，要在性能最优和成本最低方面做到优化，通常情况下，纯粹的模拟解决方案就可获得最佳的效果。这可以在集成电路级上实现，有时，如果将数种集成电路技术（模拟和数字）集成到同一个组件之内，也可以在MCM（多芯片模块）上实现。这对于高频应用而言同样正确。通常，这些会涉及到低噪声、高带宽放大器。从SoC的观点来看，在实现上存在难度；但如果从ASSP的角度来看的话，高频应用的模拟电路是可以开发出来的，因为在此情况下，各种模拟功能变成了使系统为消费者、患者以及医疗机构工作“必须要有”（must have）的电路。

总之，医疗设备与IC硬件都在以加速度扩张来满足市场需要，Exar致力于提供模拟解决方案，结合数字电路，丰富人类体验！

可穿戴产品对MCU的挑战

Silicon Labs公司微控制器产品市场总监Daniel Cooley谈到，要创造出能成功地满足所有这些挑战的可穿戴计算设备，需要开发人员考虑以下设备特性和功能。

为了以经济的价格来提供这些产品特性，便携式医疗设备、健康和健身追踪器的开发人员必须在设计中将分立式元器件的数量降至最低，以降低系统成本。半导体供应商也承担了提供功能丰富的嵌入式控制解决方案的任务，要在严格的功耗和成本预算内实现性能和可靠性的提升。这些便携式医疗设备的设计核心正是节能型的微控制器（MCU），如Silicon Labs基于ARM技术的EFM32 Gecko MCU，它在超低供电电流下可带来优异的处理性能。

像所有的便携式电池供电设备一样，个人医疗设备和可穿戴活动监测器需要极致的能效来使电池寿命最大化。一些设备使用可充电电池，而其他的产品则设计为使用高性价比的用户可置换的锂离子或AAA电池即可运行数周或数月。例如Silicon Labs的EFM32 Gecko MCU就是这类电池供电便携式应用的理想选择，因为它们在所有能耗模式下都提供行业领先的能效。

易用性也是便携式医疗/健康追踪器产品的根本要求，因为它可减少由操作员失误所致的测量错误。这类用户友好型设备应该要求最简易的用户交互，以实现正常的操作、一种简单化的用户输入（例如更少的按钮和流畅的软件菜单）和大型容易查看的显示（如带背光的大型液晶显示器）。为了支持这些功能，MCU必须提供现场可编程非易失性存储器（通常为系统内可编程闪存），以及灵活的I/O配置来充分利用有限的管脚。

个人医疗市场广泛使用了通用串行总线（USB）接口，来支持标准化的数据和信息传输，而不受限于哪家设备制造商。个人医疗设备制造商可从各种各样的、带片上USB控制器的8位和32位MCU中选择，也可考虑各种单芯片、“即插即用”桥接解决方案，它们支持从USB转接到UART、从USB转接到SMBus和I2C、甚至从USB转接到I2S（使终端产品能够容易地添加音频功能）。USB桥接极大地简化了USB在个人医疗设备设计的实现流程。桥接芯片通常用所有必需的USB软件实现了预编程，消除了开发人员必须具有很深的专业知识来实现复杂的USB规范这一局限。

数据的无线传输将使个人医疗、保健和健身应用的连接变得更容易和更方便。RF发射器和接收器与MCU协同一致工作，能为多样化的便携式/可穿戴设备应用提供无线连接。此外，无线MCU——如Silicon Labs基于ARM的 Ember ZigBee SoC这样的单芯片器件，集成了一个MCU内核并带一个RF收发器——现在就能广泛地提供给医疗/健康追踪器的开发人员。无论使用何种连接方式或系统架构，通信协议栈在MCU中将需要更多的代码空间。因此，在更小占位面积的器件中具有更大的内存将是日益增长的需求。

助听器刚刚兴起

安森美半导体消费类健康产品线高级经理Jakob Nielsen说，对于中国本土企业的特点，以助听器为例，当前中国市场对听力方案的需求刚刚兴起（例如为数众多的较小公司目前正推广多种多样的助听器方案，同时也在开发具有更多功能及优势的下一代助听器）。此外，有些公司专注于因应人工耳蜗需求，这些人工耳蜗通常旨在用于患有严重听力障碍的儿童。中国本土的助听器制造商可以采用像安森美半导体这样领先半导体供应商提供的先进预配置DSP系统，快速地从设计转向生产，加快产品上市，在市场竞争中占有利位置。

严苛环境对连接器的挑战

为乡村诊所制造医疗电子诊断和监控设备的设计工程师面对开发用于严苛环境中的产品的挑战，比如极端的温度和非传统震动、振动。这些情况通常在医院设置环境中并不存在。

在设计耐受严苛条件的设备时，医疗系统互连产品的选择是一个关键的考虑事项。领先的互连产品制造商采取的一个方法是堆叠具有极低侧高（0.7mm高）的PCB板对板连接器，具有窄的占位面积（2.5mm宽），这样的互连产品通常具有高保持力、双触点系统，提供强大的电气信号完整性锁定。

领先的互连产品供应商提供的堆叠连接器材料是额定温度高达260℃的高温LCP塑料，并且镀有闪亮的金层（最小4μ”），这是用于严苛环境的最好的信号触点镀层材料。另一个关键的互连特性是小间距，范围为 0.2mm。

由于医疗设备设计人员需要在更薄、更小的空间中装入越来越多的功能，具备这些特性的连接器至关重要，因而连接器密度和热管理成为挑战。

与传统的冲压成型连接器相比，微机电系统（MEMS）技术正在帮助减少60%的空间需求，微型柔性板对板（flex-to-board）和板对板应用中的MEMS技术已经经过测试，可以耐受最高60G震动/振动。此外，这项技术能够提供最高5A的连接电流，实现低功率。当处于严苛应用中时，这些特性可让医疗设备运行良好。

医疗电子的三个变化及挑战

风河智能系统部门总经理Santhosh Nair 称，相对于席卷全球的物联网大潮，医疗电子领域对这种技术似乎有点滞后。值得欣慰的是，这个情况已经开始改观了。这主要体现在以下几个方面：第一，移动健康的概念和相关产品开始引起人们的关注；第二，随着BYOD（Bring Your Own Device，自带设备）在各个领域的兴起，有些医院也开始接受一些患者把个人平常在家使用的健康护理设备带入医院来使用；第三，医疗设备开始呈现集中化（Consolidation）的迹象，以便节省空间和能耗。

医疗电子领域接纳物联网概念之所以相对滞后，也是有其客观原因的。这些原因依然是必须逾越的挑战。

第一大挑战就是基础设施的更新。尽管无线网络覆盖率越来越高，电子产品越来越普及，但与之配套的医疗环境基础设施仍然是传统上比较老旧的。大多数厂商都比较热衷于人们直接看到的终端医疗设备的研发制造，对于处于后台的基础设施方面的投资热情还不高。

第二大挑战是产品整个生命周期的成本仍然难以管理控制。医疗影像设备、血液透析机、心脏除颤器等设备每年都有很大的采购量，但这些设备的更新换代却很慢，有些型号十几年都没有换，因为法规非常严格，而制造商也不愿意冒风险去改变任何功能，更别说利用软件来实现设备的更新换代了！这跟一般消费电子产品几个月就换代的周期相比是极大的反差。

第三大挑战是信任度问题。医疗行业对电子系统的信任度相对滞后。其实，能源、航空等重要领域也是如此。相比之下，银行业就走得比较靠前，ATM早就十分普及了，许多业务都可以在网上办理。面对面的金融服务已经过度到比较复杂的理财业务了。

你可以想象，不论是医务人员还是患者，她们日常生活都习惯了使用智能手机、平板电脑，在医院或者健康护理的时候却不得不使用款式老旧的医疗设备，那种反差是多么明显。大家一定都希望医疗设备也可以尽快跟上时代的进步。

对中国本土企业来说，中国已经是全球制造大国，说明中国是有能力开发和制造出让全世界满意的设备，当然包括医疗设备。中国要把已有的竞争优势发挥出来，就必须补上自己的"短板"，这就是从产品设计到制造都遵循国际标准与规范。尽快获得国际规范认证，是中国医疗设备提升并进入国际市场的敲门砖。

部分厂商的产品和方案

ADI

AD8232：单导联心率监护模拟前端

ADI针对各类生命体征监护应用推出了一款低功耗、单导联、心率监护仪模拟前端（AFE） AD8232，专为满足新兴的健身设备、便携式/佩戴式监控设备和远程健康监护设备的ECG信号调理要求而设计。AD8232 AFE将健身和医疗监护的价值和性能提升到一个新的水平。中卫莱康科技发展有限公司基于ADI单导联心率监护仪模拟前端AD8232设计实现的主打产品：“心博士”远程心电监测仪，目前该产品已具备实时心电监测和血压、血糖、血脂和运动数据上传及管理功能。

Maxim

就可穿戴医疗部分，Maxim的体征监测服（FIT shirt）代表了未来医疗保健的一个发展趋势。该体征监测服能够以三导联心电图方式监测心电信号；此外还集成加速计，能够监测活动量，报告脉搏速率；内部还包含温度传感器，能够监测体温。所有监测数据通过蓝牙上传到智能手机，这就是第一代体征监测服。现在正在研发第二代体征监测服，将包含更多的Maxim产品：将使用Maxim自己的加速计、自己的蓝牙RF芯片，还将在产品内增加安全功能。Maxim不仅会增加蓝牙无线接口，还会增加近场通信接口。

村田MEMS传感器创“主动智能生活”概念

智能医疗领域，村田的MEMS设计和制造技术造就了体积小，功耗低的性能，这使村田在内置式医疗领域占有领先地位。

“主动安全检测”是村田在医疗领域不得不提的一个主张。突发性疾病，如心脏病，往往给治疗带来了被动性，即使是在病房里，从病情发生到处理，这之间的滞后性也可能随时为生命安全直接造成威胁。因此，在临床上，我们更需要提前对各种突发性的疾病进行早起预防。例如借助心脏冲击扫描：村田高精度的MEMS加速度传感器，可通过感知人体的心跳引起的机械振动为医生快速精确地提供患者的心率，每博输出量，呼吸率，心率变异性等指标。这针对心脏瓣膜病，冠心病等的早期检测，能提供重要的参考数据。再比如高风险的植入式心脏起搏器的应用，通过村田独有的3D传感器技术，实现了对于患者人体运动状态的检测并动态调整搏动输出量。换言之，传统的心脏起搏器，通过每分钟固定输出一个搏动量来支持心脏病患者的心脏搏动需求。但通过村田的MEMS加速度传感器，可以感知患者的不同运动状态诸如奔跑，上下楼梯，睡眠，下蹲等，进而根据这些运动状态所需要的心脏搏动能力，动态调整每分钟的输出量。此外，村田还有能够在手术以及治疗过程中更灵活方便地调节角度变化以及捕捉动态影像的倾角传感器，以及用于眼压监测、脑压监测等领域的元器件。

安森美

安森美半导体的可穿戴医疗设备研发活动着重于三类关键领域：听力健康、病人监测及疼痛管理。这些领域的特征是需要小巧、可穿戴、采用电池供电的设备，都包含两项关键技术特征：超低电平的信号感测、信号处理及控制。

在助听器领域，安森美提供公开可编程的DSP方案及预配置DSP系统，这两种方案的特征包括领先业界的性能参数，如24位高精度计算及超高音频保真度。安森美的可编程DSP方案可使客户能够使用全集成开发环境，应用他们自己独特的音频处理算法。

风河

风河已经推出了自己的物联网软件平台--Wind River Intelligent Device Platform （IDP）。

第5篇：医用电子电路设计及应用范文

关键词 高职高专；影像电子学基础；教材增值服务

中图分类号：G634 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）08-0049-02

1 前言

随着现代信息技术和电子科学技术飞跃式发展，医学领域科学技术与电子信息技术结合的趋势明显加强，呈日新月异之势，世界前沿、具有高科技含量、创新型医学影像仪器、设备不断涌现，则需要更加成熟的临床应用技能人才。因此，对于医学院校、高职高专学生的职业医师技能培养更为重要，使其掌握一些相关的影像电子学基础知识已经成为医学发展的必然选择。

2 《影像电子学基础》教材及增值服务问题

下面着重探讨医学院校、高职高专学生所需求的《影像电子学基础》教材建设的相关问题，尤其是教材的编写构建工作、配套教材及其增值服务等问题的设计工作，值得第三版《影像电子学基础》教材编写组成员探析。

高职高专《影像电子学基础》教材编写修订问题 人民出版社出版的高职高专《影像电子学基础》第一轮教材由朱小芳教授编写，体系完整、内容设置合理，符合医学影像技术专业学生的知识结构和专业特点[1]。随着时间的推移，电子科学技术在医学仪器、影像设备等方面的渐进式发展，以及不同时期对专业人才培养的需求不同，则要求各类高职高专医学院校使用的教材要紧跟时展、科技进步的步伐。值此时机，人民出版社成立了高职高专《影像电子学基础》第三版教材编写组，对新一轮教材进行更新与构建。

高职高专《影像电子学基础》教材在继承第二版成熟部分的基础上，根据全国各类高职院校学制较短、学时较少的教学特点，教材遵循培养目标的规定，内容兼顾相关课程的需要，结合电子技术的最新发展和医学影像技术人才培养目标进行了相应修订。修订体现出教材内容的思想性、科学性、先进性、启发性和适应性，加强了实验教学相关内容，突出实用性、可操作性，旨在培养、提升学生的职业技能。

本轮教材调整了数字电路部分章节结构，编排和具体内容作了较大修改，使体系更趋于合理实用；全书字数约36万字。前导课为医学物理学、高等数学、影像电子学基础（电路分析、模拟、数字电子学基础），后续课程包括影像设备学等。

高职高专《影像电子学基础》教材规划与设计 根据高职高专医学影像技术专业学生的特定需求，增加了影像设备中典型电路的分析，教材体系体现了专业特点；教材内容注重基础，适当结合专业，难度适中，简明、易读，体现了实用性和特定性；全书内容修订紧跟影像电子技术的最新发展，删、改了过时内容，体现出教材的先进性；增加了部分内容，如影像设备中精简电路分析，电子元器件的识别方法、检测和应用分析方法，集成运放电路的分析及实例讲解；注重全书内容的整体性和各章节衔接的流畅性；精选和增加课后习题，修改附录相关内容。

《影像电子学基础》教材进行如下规划与设计。

1）教材规划与设计包括课程介绍。《影像电子学基础》课程是医学影像技术专科专业一门重要的专业基础课。通过本课程的学习，使学生可以处理好电路原理、计算机原理之间的衔接问题，掌握各种分立元件电路的设计和集成电路的功能与应用。要求学生熟练掌握电子学的基本概念和基本规律，正确认识各种电学现象的本质；还应掌握电子学研究问题的思想方法，能对实际问题建立简化的物理模型，并对其进行正确的数学分析。本课程在培养学生严肃认真的科学作风和抽象思维能力、分析计算能力、总结归纳能力等方面起到重要作用。

2）教材规划与设计包括课程理论教学内容纲要。理论教学内容共计10章，包括直流电路、正弦交流电路、变压器与常用电工器件、半导体器件、基本放大电路、常用放大电路、直流电源、组合逻辑电路、时序逻辑电路、数模与模数转换器等。

3）教材规划与设计包括实验教学内容纲要。实验教学主要内容包括：常用电子仪器的使用，电子电路实验中的各种电子仪器的主要技术指标、性能和正确使用方法；晶体管单管放大器，分析静态工作点、动态参数性能指标对放大器性能的影响；负反馈放大器，掌握负反馈对放大电路性能的影响；集成逻辑电路的连接，熟悉集成逻辑电路连接应遵守的规则；触发器及其应用，了解触发器之间的相互转换方法等。

《影像电子学基础》教材是高职高专医学院校专业基础课教材，其理论性与实践性非常强，学科知识具有广度深、跨度大的特点，教学内容更是涵盖了医、理、工科院校多门电子学课程的相关知识，但其又有别于理、工科电子学课程体系，重点体现电子科学技术在医学仪器、影像设备上被广泛使用的教学内容。

《影像电子学基础》教材增值服务项目问题探析 “教材增值服务”是指与教材配套的辅助学习资源和获取资源的相关工具，其作用是对教材知识体系的补充和延展，辅助教师授课或引导学生自我学习，帮助学生更好地理解所学知识以及提升实践应用能力等，更好地为教与学者提供超出教材本身的服务价值。增值服务项目包括以下内容。

1）理论教学数字资源整合部分。理论教学资源中，经验丰富的教师制作完成的电子课件、电子教案等数字材料，是经过实践教学检验、且含金量较高的理论讲解体系资源，可以作为增值服务内容之一，供学习者参考、借鉴与使用；与教材配套使用的数字图书，可以是本教材相关习题的解析，也可以是该知识体系前沿发展的相关内容介绍或是与后续课程相关衔接内容等的电子版工具书，作为学生自主学习或是结业考试复习的参考书。

2）实验课程内容演示教学部分。对于高职高专学生来说，能够自行完成实验操作内容的学习，并顺利实施该实验且达到实验的目标要求，提供必要的演示教学操作示范是实验教学的重要手段之一。演示教学操作示范资源内容的制作是增值服务内容的制作难点。理想的演示教学操作示范资源，可以由课程组教师将做预实验的过程记录下来，并形成音像资料保存起来；也可通过对学生的现场进行指导，由学生来操作、完成实验内容，并形成音像资料等方式获得。对实验教学内容进行演示操作示范，可以加深学生对配套教材中实验内容的初步认识，并在此过程中捋顺实验操作步骤，熟悉实验操作技巧，提高操作水平与能力，尤其是电子学实验中强电部分内容，尽量避免由于误操作带来的不必要损失和麻烦。

3）实验课程内容软件仿真系统部分。电子学课程实验内容中，一些较为基础、验证性实验通常可以通过各种软件进行仿真实验验证完成。这样做的好处：减少学生在实验实施过程中对实物器件需求的依赖性，就可以达到实施各种验证性、设计性实验内容的目的；否则如果没有配套的设备、器件与材料，或缺失其中的部分资源，都可能导致实验内容无法顺利实施，就更难达到实验教学的目标要求。同时也可以减少实物资源的浪费现象。有些实验是验证性的，结果出来即可，但有些器件是一次性的，就会导致不必要的损失。

基础软件仿真系统可以通过与开发公司协商形式得到，教师主要负责引导学生对相关验证、设计性实验所能用到的软件进行说明、讲解，指导实践应用即可。另外也可以使用商业性软件进行各种实验、理论设计等工作，如Multisim软件，它是电子电路全功能模拟测试仿真软件，是一套完整的系统设计工具，其强大功能包含元器件编辑、选取、放置，电路图编辑、绘制，电路特性分析等。

传统教学模式中以教科书的使用为主体[2]，以教师说讲、黑板演绎为知识载体形式，而增值服务教育资源的应用，改变了传统的教学模式，可以让学生在合适的时间范围内、不同的学习环境中获得需要的知识或相关学习工具，辅助课堂教学更加方便、快捷，适合学生进行“自我发现”的探求式学习方式，为学生发散性思维、创造性思维的培养提供校验平台。如何更好地发挥出教材及其增值服务的优越性、实效性，关乎学生、教师在教学相长过程中互动能力的提升。

3 结语

本轮高职高专《影像电子学基础》教材编写、增值服务项目设计的着眼点放在了“学以致用”上，要以学生知识水平深浅、学生个性学习特点、专业培养方向等作为参考标准，把现代先进的医学电子学知识构建到教材中去，要让学生了解先进医疗仪器、影像设备，一流医疗干预、治疗手段等方面的知识，掌握基本仪器、设备的使用方法。教材内容构建要与行业发展紧密地结合在一起，让学生获得的学习成果与现实社会的需求高效地融为一体。

参考文献

第6篇：医用电子电路设计及应用范文

1.哲学、政治学和马克思主义理论类：哲学、逻辑学、伦理学、宗教学、科学社会主义、国际共产主义运动、中国革命史、中国共产党党史、政治学、国际政治、行政学（管理）、外交学、国际文化交流、政治经济学、国际事务、思想政治教育、党政管理、政治学与行政学。

2.公共（行政）管理类：卫生管理类、行政管理、公共管理、公共政策学、公共事业管理、公共关系、土地资源管理、国防教育与管理、劳动关系、劳动与社会保障、公共安全管理、城市管理（监察）、社区管理、村（乡）镇管理、农村行政管理、社会福利事业管理、涉外事务管理、行政管理办公自动化、教育（行政）管理等各专业公共行政管理、文化产业等各类产业管理、航运管理等各类交通运输管理、自然保护区等各类保护区和开发区管理。

3.卫生管理类：卫生监督、卫生信息管理、公共卫生管理、医学文秘、医院管理。

4.社会学类：社会学、应用社会学、经济社会学、社会心理学、女性学、伦理学、人类学、人口学（工作）、社会工作（含司法社会工作方向等）、社会管理、社区服务（管理）、社区康复、家政学（服务）、老年服务（管理）、青少年工作（管理）。

5.经济管理类：经济学类、财政税收类、金融类、会计与审计类、管理科学、管理科学与工程、工商管理、工业经济、工程管理、项目管理、土地管理、企业管理、（市场）营销、市场开发、市场营销教育、汽车技术服务与营销、投资（学）、（企业）人力资源（人事）管理、旅游管理、旅游管理与服务教育、涉外旅游、导游、旅行社经营管理、景区开发与管理、物流管理、国际贸易、贸易经济、工业外贸、国际商务、商务策划管理、国有资产管理、物业管理、特许经营管理、连锁经营管理、资产评估、商品学、产品质量工程、国际企业管理、饭店（宾馆、酒店）管理、（企业）理财、林业信息管理、管理工程、国际工程管理、国际市场营销、商务管理、医药营销等各种专业营销、工商企业管理、工商行政管理、证券投资与管理、会展经济与管理、电子商务、经济信息管理、经济管理（学）、劳动经济、农村区域发展、农业经济、农业经营管理、农林经济管理、房地产经营与管理、乡镇企业管理、建筑工程营造与管理、国际文化贸易、网络经济（学）、体育经济、海洋经济、农业经济、运输经济、劳动经济、投资经济（管理）、房地产（开发）经营（或管理）、信息管理与信息系统。

6.经济学类：财政税收类、金融类、经济学、国际经济、发展经济（学）、国民经济管理、国际经济与贸易。

7.财政税收类：财政（学）、税收（务）、涉外税收。

8.金融类：金融（学）、金融工程、金融管理、经济与金融、国际金融、信用管理、证券、证券投资、期货、货币银行学、保险（学）、保险（实务）、医疗保险实务。

9.会计与审计类：会计（学）、审计（实务）、财务管理、财务会计(教育)、国际会计、会计（财务）电算化、注册会计师、会计与统计核算、财务信息管理、工业（企业）会计等各类专业会计。

10.数学、统计类：数学、数理基础科学、应用数学、数学与应用数学、信息与计算（机）科学、统计（学）、计划统计、经营计划与统计、统计与概算、国土资源调查等各类专业统计调查。

11.法学类：法学（含民法、商法、刑法、经济法、行政法、国际经济法、国际公法、国际私法、环境资源法、财税金融法、劳动与社会保障法等方向法学）、诉讼法、知识产权法、法律（事务）、国际法、刑事司法、监狱学、律师、涉外法律（事务）、经济法律事务、公安法制。

12.汉语言与文秘类：汉（中国）语言文学（教育）、汉语言、中国语言文学（化）、中文应用、对外汉语、华文教育、应用语言学、戏剧影视文学、古典文献、文学、中国文学、汉语言文学与文化传播、秘书（学）、文秘（学）、中文（文秘或秘书）教育、现代秘书、司法文秘（秘书）等各类专业文秘（秘书）。

13.新闻传播类：新闻（学）、传播（学）、广播电视新闻（学）、编辑出版（学）、媒体创意、广告（学）、工业设计、影视艺术技术、广播电视技术（工程）。

14.文物考古与历史学类：历史、中国历史、世界历史、考古（学）、文物保护、博物馆。

15.民族宗教类：民族学、宗教学、中国少数民族语言文学、民族理论与民族政策。

16.外国语言文学类：根据职位需要设置相应语种

17.图书与档案学类：图书馆（管理）、档案（管理）、科技档案、图书档案管理。

18.计量测量类：计量技术、测量技术、检测技术、精密仪器、几何计量测试、光学计量、无线电计量测试、热工计量测试、力学计量测试。

19.计算机科学与技术类：计算机科学（技术或教育）、各类（计算机）软件技术（工程）、各类（计算机）网络技术（工程）、各类（计算机）数据库（技术）、各类（计算机）信息科学（工程或技术）、各类（计算机）信息管理（或应用）、各类计算机管理（或应用）、各类计算机控制（技术）、各类计算机通信（通讯）、各类（计算机）多媒体技术、（信息）网络安全（监察）、信息安全、系统理论（科学或工程）、管理信息系统、地球（地理）信息系统（科学或技术）、智能科学与技术、信息与计算（机）科学、计算数学及其应用软件、计算机与经济管理、计算机系统维护、计算机硬件（器件或设备）、电器与电脑、可视化程序设计、Web应用程序设计、多媒体制作、图形图像制作、动漫设计与制作、电子商务、办公自动化技术、软件测试。

20.电气电力（强电）类：电力（电气）工程、电气自动化、电站自动化、电站测控、变电运行、高压输配电线路、（电力）线路运行、电气技术教育、微电机、电机与电器、各类电力（电气）自动化、发电厂及电力系统、电厂设备运行与维护、电厂热能动力装置、火电厂集控运行、水电站及电力网、供用电技术、电网监控技术、电力系统继电保护、农村电气化技术、电工（技术）、电气工程及其自动化、自动化。

21.电子信息与自动化类：电子信息（工程）科学（技术）、微电子（技术）、电子工程（技术）、电子工艺与管理、应用电子技术、电子应用、电子与信息技术、仪器仪表、集成电路设计与集成系统、光电技术（信息工程）、光信息科学（技术）、控制工程、数控技术（设备）、各类自动化专业、电磁场技术、真空电子技术、无线（电）技术、通信工程、信息显示、信息物理工程、信息对抗技术、电子声像技术、图文信息技术、生物医学工程、医学信息学（工程）、医疗器械工程、医学影像工程、假肢矫形工程、生物信息技术、雷电防护科学与技术、数字媒体技术、建筑电气与智能化、楼宇智能化工程技术、机电一体化技术、生产过程自动化技术、工业网络技术、检测技术及应用、理化测试及质检技术、液压与气动技术、电子测量技术与仪器、电子科学与技术、数字媒体艺术、微电子学、电子设备与运行管理、通信网络（系统）、（移动）通信技术、程控交换技术、汽车电子技术、（电子）仪器仪表、广播电视网络技术、有线电视工程技术。

22.机械类：机械设计、机械制造、机械工程、机械装备、精密机械、工业工程、机械自动化、自动化设备、制造工程（工艺）、机械维修及检测技术、机电技术、材料成型及控制工程、制造自动化与测控技术、数控技术（设备）、模具设计与制造、玩具设计与制造、材料成型与控制技术、焊接技术及自动化、液压与气动技术、计算机辅助设计与制造、各类机电或动力设备的运行或维护等、（电子）仪器仪表、医疗仪器仪表等各类专业器械设备、各类汽车（车辆）制造（装配）与维修（检测或运用）技术、汽车改装（整形）技术、制冷与冷藏技术、车辆工程。

23.公安学类：犯罪学、犯罪心理学、侦查（察）学、刑事侦查（察）、刑事（科学）技术、技术侦查、经济侦查、警察指挥与战术、禁毒（学）、经济犯罪侦查、信息网络安全监察、公安信息技术、公安情报学、公安视听技术、法医学、警犬技术、警卫学、涉外警务、边防管理（或指挥）、边防公安、出入境管理、消防管理（指挥）、火灾勘查、科技防卫、安全防范工程（技术）、公安（安全）保卫、国内安全保卫、公安学、公共安全管理、公安管理、警察管理、核生化消防、预审、痕迹检验、文件鉴定、法化学、治安（学、管理）、（道路）交通管理（工程）、公安文秘、公安法制、警卫、交通管理。

24.司法监所管理类：犯罪学、监狱学、狱政管理、刑事执行、劳教管理、罪犯管教、罪犯教育、矫正教育学、罪犯心理矫治、涉毒人员矫治、司法管理。

25.教育学类：教育（学）、思想政治教育、科学教育、初等教育、小学教育、学前教育、（现代）教育技术（学）、教育管理、职业技术教育管理、特殊教育、言语听觉科学、化学教育等各学科教育。

26.心理学类：心理学、应用心理学（含临床心理学方向等）、犯罪心理学、社会心理学、心理咨询。

27.体育学类：体育教育、运动训练、体育管理（服务）、运动人体科学、运动生物力学、体育生物科学、社会体育、警察体育、休闲体育、竞技体育、民族传统体育、运动康复与健康、体育保健康复、武术。

28.艺术类：（可以按照小类设置专业条件）

⑴音乐小类：音乐学、作曲、（音乐）指挥、音乐表演、民族音乐、交响乐、声乐、歌剧、戏剧戏曲音乐、音乐剧、钢琴、管弦、各种乐器演奏、现代器乐打击乐、音乐科技与艺术、音乐教育、音乐工程。

⑵美术小类：美术、绘画、中国画、油画、戏剧影视美术设计、雕塑、书法、戏剧影视美术设计、动画、木偶表演与制作。

⑶电影电视广播小类：电影编导、广播编导、电视编导、影视学、电视艺术、电影学、广播电视艺术、摄影。

⑷舞蹈小类：舞蹈学、舞蹈编导、芭蕾舞、中国舞、民族舞蹈。

⑸戏剧戏曲小类：戏剧学、戏曲学、戏剧影视文学。

⑹表演小类：戏剧戏曲表演、话剧表演、影视表演。

⑺舞台艺术类：舞台美术、照明艺术、录音艺术。

⑻播音小类。

⑼主持小类。

⑽导演小类。

⑾艺术管理小类：艺术管理、文化事业管理。

⑿杂项小类：艺术学、公共艺术、艺术设计、新媒体艺术、会展艺术与技术。

29.物理、力学类：物理学、应用物理学、工程物理、核物理、力学、声学、光电子技术科学、工程结构分析。

30.化学化工类：化学（基地）、应用化学、化工、化学工程与艺术、过程装备与控制工程、化学工艺、应用化工技术、精细化工、有机化工、工业生物工程、化工设备（维修）。

31.材料学类：材料物理、材料化学、冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料科学与工程、复合材料与工程、焊接技术与工程、宝石及材料工艺学、粉体材料科学与工程、再生资源科学与技术、稀土工程、高分子材料加工工程、生物功能材料、电子封装技术、陶瓷、硅酸盐。

32.大气与天文学类：天文、空间科学、气象（学）、大气科学（技术）、大气探测技术、应用气象技术、防雷技术。

33.地理科学类：地理、地理信息系统（科学与技术）。

34.地质地矿类：地质、地质工程、地球化学、地球物理、地球与空间科学、采矿工程（或技术）、石油工程、煤及煤层气工程、天然气、矿物加工、勘查、资源勘查与开发、矿物资源、地质矿产勘查、勘察工程、区域地质调查及矿产普查、地质矿产勘察技术、矿山地质、岩矿鉴定、矿山测量、水文地质与勘查技术、金属矿产地质与勘查技术、铀矿地质与勘查技术、非金属矿产地质与勘查技术、岩矿分析与鉴定技术、宝玉石鉴定与加工技术、工程地质勘查、水文与工程地质、矿物加工工程。

35.海洋科学类：海洋（科学）技术、海洋管理、海洋资源、（近岸）海洋环境（科学或工程）、海洋生态、海洋水文、近岸海洋学、海洋生物（工程）、海洋渔业科学与技术、海洋放射生态学、军事海洋学、渔业资源与渔政管理。

36.环境科学类：环境科学（工程）、资源环境科学（工程）、生态学、海洋资源环境、（近岸）海洋环境（科学或工程）、海洋生态、水土保持与荒漠化防治、海洋生物资源与环境、地下水科学与工程、水质科学与技术、水务工程、灾害防治工程、辐射防护、环境安全类、（环境）安全工程、环境经济、农业生态学、综合规划、生态植物修复、环境经济与管理、环境监察、环境监测、环境治理（技术）、环境评价、农业资源与环境、农业环境保护技术、资源环境与城市（城乡规划）管理、城市检测与工程技术、水环境监测与保护、城市水净化技术、室内检测与控制技术。

37.能源动力类：电气电力（强电）类、热能动力工程、风能动力工程、能源工程、核工程、核技术、核化工与核燃料、核反应堆、核电、热能动力设备与应用、城市热能应用技术、（城市）燃气工程、供热工程。

38.城建规划类：城乡规划、城市（镇）规划、园林规划、道路规划、土地规划。

39.建筑建设类：建筑学、土木工程、工业与民用建筑、给排水、工程管理、建筑工程（管理）、建筑经济管理、工程监理、工程造价、建筑工程预决算、公路与城市道路工程、交通土建工程、道路交通工程、道路（工程）、桥梁（工程）、隧道（工程）、机场建设、渡河工程、地下工程、城市地下空间工程、工业与民用建筑工程、建筑环境与设备工程、房屋建筑工程、建筑设计（技术）、城镇建设、矿井建设、建筑工程技术、建筑施工技术、水利水电建筑工程、涉外建筑工程、建设工程管理、建筑装饰工程技术、室内设计技术、中国古建筑工程技术、历史建筑保护工程、环境艺术设计、园林工程（技术）、基础工程技术、建筑设备工程技术、建筑电气工程技术、市政工程（技术）、给排水工程（技术）、消防工程（技术）、空调工程、（城市）燃气工程、供热工程。

40.交通运输类：港口航道与海岸工程、交通运输、交通工程、油气储运工程、航海技术、轮机工程、船舶与海洋工程、物流、海事管理、交通设备信息工程、交通建设与装备、物资储运、道路交通、城市交通、载运工具运用工程、汽车运用技术、交通运输管理、交通管理、交通工程管理、高等级公路维护与管理、路政管理、交通安全与智能控制、城市交通运输、公路监理、道路桥梁工程技术、水运管理、海事管理、港口业务管理、各类轨道交通工程（设备、技术或管理）。

41.景观类：园林、景观学、风景园林、景观设计、城市园林（设计、管理）、园林绿化、园林技术。

42.水利类：水利水电工程、水文与水资源工程、水资源与海洋工程、港口海岸（航道）及治河工程、水文与水资源利用、海岸与海洋工程、水文与水资源、水文自动化测报技术、水信息技术、水政水资源管理、水利工程（施工技术）、水利水电建筑工程、灌溉与排水技术、河务工程与管理、城市水利、水利水电工程管理、水务管理、水利工程监理、水土保持。

43.测绘类：测绘工程、遥感科学与技术、空间信息与数字技术、工程测量（技术）、摄影测量与遥感技术、大地测量与卫星定位技术、地图制图技术、矿山测量等各类专业测量或测绘。

44.轻工纺织类：轻化工程、包装工程、印刷工程、纺织工程、服装设计与工程、服装设计与工艺教育、装潢设计与工艺教育、轻工生物技术、非织造材料与工程数字印刷、染整技术、高分子材料加工技术、制浆造纸技术、香料香精工艺、表面精饰工艺、现代纺织技术、针织技术与针织服装、丝绸技术、服装设计、染织艺术设计、纺织品装饰艺术设计、新型纺织机电技术、纺织品检验与贸易、包装技术与设计、印刷技术、印刷图文信息处理、印刷设备及工艺、出版与发行。

45.农业工程类：农业机械化及其自动化、农业电气化与自动化、农业建筑环境与能源工程、农业水利工程、农业工程、生物系统工程、设施农业科学与工程、设施农业技术、观光农业。

46.林业工程类：森林工程、木材科学与工程、林产化工、经济林、林业技术、林产化工技术、木材加工技术、森林采运工程、林业经济信息管理。

47.生物科学类：生物科学、生物技术、生物工程、应用生物教育、化学生物学、分子科学与工程、生物信息学、生物信息技术、生物科学与生物技术、动植物检疫、生物化学与分子生物学、植物生物技术、动物生物技术、生物资源科学、生物安全、植物科学与技术、应用生物科学、植物资源工程。

48.植物生产类：农学、园艺、植物保护、茶学、茶叶生产加工技术、农艺教育、园艺教育、园艺技术、特用作物、草业科学、种子科学与工程、食用菌、作物生产技术、种子生产与经营、中草药栽培技术、烟草（栽培技术）、野生植物资源开发与利用。

49.森林资源类：林学、森林（资源）保护、植物保护、野生动物与自然保护区管理、野生动物保护与利用、自然保护区资源管理、野生植物资源开发与利用、森林（生态）旅游。

50.动物科学类：动物科学、动物医学、畜禽生产教育、蜂学、昆虫学、蚕学、动物药学。

51.水产类：渔业（综合技术）、海洋渔业、淡水渔业、水产、水产养殖（技术）、水族、海水养殖、渔业资源与渔政管理、水生动植物保护、海洋捕捞技术。

52.动植物检疫类：动物或植物检疫、生物安全、植物保护、动物科学、动物医学、生物技术、生物工程、化学生物学、分子科学与工程、生物科学与生物技术、生物化学与分子生物学、植物生物技术、动物生物技术、农产品质量检测、饲料与动物营养、特种动物养殖、畜牧、兽医、兽医医药、动物防疫与检疫。

53.基础医学类：基础医学、医学信息学。

54.临床医学类：临床医学（含临床病理学方向、临床急救医学方向、眼与视光学方向、放疗方向等）、中西医临床医学。

55.预防医学类：预防医学、卫生检验检疫、妇幼保健医、营养学。

56.口腔医学类：口腔医学、口腔修复工艺学。

57.中医学：中医学（含中医骨伤方向）、针灸推拿学（含康复医学方向等）、中草药栽培与鉴定、中药资源与开发、中医临床医学、中西医结合。

58.医学技术类：麻醉医学、医学影像学、医学检验、卫生检验与检疫技术、放射医学、康复治疗学（技术）、眼视光学（技术）、精神医学、医学技术、听力学、医学实验学、医学美容技术、医学信息学（工程）、医疗器械工程、医学影像工程（技术）、生物医学工程、医学检验技术、医学生物技术、口腔医学技术、医学营养、呼吸治疗技术。

59.护理学类：护理（学）、助产、护士、涉外护士、产假护士。

60.药学类：制药工程、药理学、药学、中药（学）、药物制剂、应用药学、临床药学、海洋药学、药事管理、化工与制药、制药学、药物分析、药物化学、生物制药、兽药生产与营销。

61.食品类：食品科学与工程、农产品储运与加工、食品工艺、烹饪与营养、食品质量与安全、食品营养与检验（检测）、乳品工程、粮食工程、酿酒工程、葡萄与葡萄酒工程、食品加工技术、食品贮运与营销。

62.航空航天类：飞行器设计工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程、飞行器环境与生命保障工程、航空航天工程、程力学与航天航空工程、航天运输与控制、飞行技术、（航空航天）质量与可靠性工程。

第7篇：医用电子电路设计及应用范文

作为医院信息处理系统的主要核心，电子病历系统不但能够反映患者静态病历信息，而且还能够对电子病历信息进行采集存储、信息传输处理以及信息保密与显示等，相对于传统手写纸张病历来说电子病历系统更加便捷和完善。在医疗科研领域中能够通过电子病历来查询医院各方面的数据，对于提升医疗服务质量和技术水平以及管理水平等有着较为重要的作用。

【关键词】结构化 电子病历系统 设计与实现

现如今随着科学技术的快速发展与社会不断进步，各地医院都相继采用电子病历系统来对就诊患者信息进行详细记录。电子病历系统不但具有纸质病历所涵盖的全部信息，并且还能够借助于先进网络技术与信息技术来进行信息处理，从而构成以现代化网络和多媒体为基础的电子病历系统。在医院内部中，前往医院就诊患者的所有数据都可以通过信息系统整合起来，并构成患者信息资源存储系统。只要拥有网络便可以在医院信息系统中查询到患者的各种信息数据，有助于提高患者治疗服务质量。

1 对电子病历信息系统进行设计和优化

1.1 对电子病历系统功能进行设计

通常情况下电子病历系统主要包含有患者基础信息管理、临床治疗管理、电子病历管理以及病历模板管理等多个模块。

其中患者基础信息管理主要是指管理就诊患者和科室护理人员的基础信息，结合医院人群主要职责进行电子病历系统用户划分，可以分为系统管理员、医生以及护理人员，结合用户身份不同并给予相应的系统使用权限。

1.2 设计并完善信息数据库结构

在数据库结构设计和优化的过程中应当要对各方面因素进行综合考虑，这样才能全面提升各程序的综合效率。系统程序应用使用时间与数据信息存储量不断增大时，则数据库系统结构设计得是否完善直接关乎各程序稳定运行和效率。基于此，应当重视系统数据库的设计，从而促进电子病历系统的稳定运行。

在电子病历系统中信息数据库别名为DZBL，在该信息数据库中主要涵盖有就诊住院患者基础信息表（t_zvhz），科室基础信息表（t_ksxx），医生和护理人员基础信息表（t_vhrv），电子病历信息表（t_dzbl），患者病历模板表（t_blurb），临床路径模板表（t_lclj），临床路径项表（t_lcljx），就\患者临床路径表（t_hzlclj），还包含有临床路径和临床路径项关系表（t_lcljgx）以及临床路径执行表（t_lcljzx）等多个基础信息表。

（1）医生和护理人员基础信息表主要包含各人员姓名、编号、职称、科室以及系统密码等数据信息。

（2）就诊住院患者基础信息表包含有患者姓名、就诊编号和科室、主治医生和护理人员、住院与出院时间，住院床位号等数据信息。

（3）医院科室基础信息表包括有科室名称和编号等信息。

（4）患者电子病历表包括有创建医生和名称、创建日期和路径等。

（5）患者病历模板表主要包含有模板名称、编号、路径以及科室等相关信息。

（6）临床路径表包括临床路径名称与编号。

（7）患者临床路径项表主要有临床路径项名称和编号。

（8）患者临床路径表主要有创建医生和路径编号，住院流水号和项目实践等。

（9）其中临床路径和临床路径项关系表主要包括有路径项编号和临床路径编号。

（10）临床路径执行表主要有临床路径项编号和执行表编号，路径执行时间以及完成状况等。

2 实现信息系统各模块的功能

2.1 实现患者信息管理模块的主要功能

（1）在患者信息系统管理模块的“模块说明”里能够自主增添住院患者和编辑患者信息等。

（2）在患者信息系统管理的“患者信息管理主页面”能够编辑患者信息，点击增加按钮系统标会自动弹出患者基础信息页面，按照患者实际状况填写即可，完成填写后再点击保存按钮。医院操作人员在系统中可以直接输入患者姓名和编号以及住院流水号进行患者信息查询，点击查询按钮页面便会自动弹出患者基础信息页面，然后点击修改按钮即可对患者基础信息进行相应更改，再点击保存按钮即可完成修改操作。

2.2 实现医生和护理人员信息管理模式的基本功能

（1）在医生和护理人员管理模块中能够进行医生和护理人员基础信息编辑和更改。

（2）在医生和护理人员管理模块中点击增加按钮，系统便会弹出信息页面，根据医护人员的具体信息填写即可，然后点击保存按钮完成医护人员信息增加操作。医院操作人员在信息系统中可以直接输入医护人员姓名或者编号进行医护人员信息查询，然后点击查询按钮便可以看到医护人员的完整信息，然后选定需要查询的医护人员再点击修改按钮就能够对医护人员信息进行更改，点击保存按钮即可完成修改信息操作。

2.3 实现医院科室信息管理模块的基本操作功能

（1）其中在医院科室信息管理模块能够增添并编辑医院科室基础信息。

（2）在医院内部科室信息管理模块点击管理页面中的增加按钮，系统会弹出页面信息，按照不同科室的详细信息添加然后再保存即可。医院操作人员可以在该信息系统中输入科室编号和名称进行科室信息修改，然后保存完成科室信息修改工作。

2.4 实现临床路径管理模块的主要作用

（1）在信息管理系统中的临床路径管理模块增加与编辑临床路径信息，并能够在该页面中对临床路径和临床路径关系页面进行相应的修改和管理。

（2）在该管理模块中，医院操作人员直接点击路径增加和保存便可以进行临床路径的详细信息添加。其中医院操作人员能够在该管理模块中输入编号和名称查询相应的临床路径，然后在查询页面的临床路径上点击修改按钮对临床路径信息进行相应更改，再在页面上点击保存按钮保存更改后的信息。

2.5 实现临床路径项管理模块的功能

（1）在信息管理系统的临床路径项管理模块进行临床路径信息的增加和编辑。

（2）在该系统管理页面中点击增加按钮进行临床路径项基础信息的添加，然后点击保存按钮保存已记录的临床路径项基础信息。通过输入临床路径项编号和名称可以对临床路径项进行相应查询，同时还可以在临床路径项页面点击修改按钮进行相应信息更改，点击保存按钮完成修改工作。

2.6 实现临床路径和临床路径项关系管理模块功能

（1）临床路径和临床路径项有着极为密切的关联，在对临床路径和临床路径项关系管理中需要构建关系管理模块，在关系管理模块中能够在临床路径中增加临床路径项，并能够对临床路径中的临床路径项基础信息展开相应的信息查询和编辑工作。

（2）其中在信息系统的临床路径信息管理页面中点击详细情况按钮便能够看到临床路径和临床路径项的关系页面，并选定临床路径项和延迟时间，再点击增加按钮便能够顺利在临床路径中添加路径项。此外医院操作人员选定临床路径向信息后再选择删除按钮便能够顺利删除路径。

2.7 实现患者临床路径管理模块的基本功能

（1）在信息管理系统功能中的临床路径管理模块能够增加和编辑住院病人的临床路径信息。

（2）在该管理模块夜店中能够选择增加的临床路径并输入相应时间，然后再点击增加按钮就可以完成临床路径增加操作。同时医院操作人员还可以点击删除按钮将临床路径信息一一删除。

2.8 实现临床路街葱心？榈闹葱凶饔

（1）在信息管理系统中的临床路径执行管理模块中，能够详细查询并执行住院患者的临床路径信息。

（2）在该执行模块中通过点击查询详情按钮便会立即弹出临床路径执行页面，然后医院操作人员再点击执行按钮便可以完成路径执行工作。

2.9 实现电子病历管理模块的基本功能

（1）在信息管理系统中的电子病历管理模块里能够增添和编辑患者的电子病历信息。

（2）其中可以直接通过点击电子病历管理页面的浏览按钮，然后信息系统中显示电子病历上传页面，然后再选定患者病历点击上传按钮便可以完成电子病历上传工作，而医院操作人员则可以直接点击下载和保存按钮完成电子病历的下载。

2.10 实现电子病历模板模块的主要功能

（1）在医院内部信息管理系统中的病历模板管理模块里能够增添和下载及删除病历模块。

（2）直接在电子病历模块管理页面里点击浏览按钮，信息系统则会弹出病历模板上传页面窗口，然后选定上传病历模板再点击上传按钮便能够完成电子病历模板上传。此时医院内部操作人员可以在下载页面中下载电子病历模板，然后再点击保存按钮从而完成电子病历模板下载操作。

3 结束语

在医疗领域中应用电子病历系统能够有效增强对医疗质量的管理，对于提升医疗质量和安全性以及患者就诊满意度有着重要的意义，电子病历系统能够不断完善医院管理体系，规范化医院各业务的流程和秩序，从而提升医院的业务处理质量和效率，树立起良好的医院服务形象，从而推动着医院现代化网络信息管理的稳定发展。

参考文献

[1]陈大鹏，陈金雄，郭志旭.新版电子病历的病案质量控制系统设计[J].医院管理杂志，2013（07）：98-100.

[2]周拴龙.从中美电子病历标准的比较看中国电子病历标准的发展和完善[J].档案学通讯，2012（01）：23-25.

[3]蔡智.基于全电子病历信息系统下的软件规划和设计思想[J].医学信息（中旬刊），2011（09）：93-95.

作者简介

叶晓兰（1989-），女，福建省漳州市人。大学本科学历。现供职于福建省漳州市医院，从事信息系统方面的工作。

第8篇：医用电子电路设计及应用范文

关键词：低压配电系统；故障；安全；预防工作

随着科技的发展，医院的供电设备也愈来愈多，越来越精密，自然对电气设备的要求也越来越高，医院作为人群密集的场所之一，做好低压配电故障分析，不仅对医院本身的发展有好处对病者及其他人也有好处。因此，为了确保医院的供电安全、可靠性，用电工作人员要按照国家标准做好预防工作，用电工作人员对低压配电故障做好分析，医院使用电气设备的工作人员提高安全意识，加强安全防护。

一、医院低压配电供电系统及供电方式

供电系统一般的综合性医院用电负荷为二级以上，重要手术室、重症监护室涉及到病者生命安全的设备，以及照明设备达到一级的中的特重要负荷等级。如达到一级重要负荷急诊部、手术室、婴儿室、透析室、高压氧仓、走廊照明的用电、重症呼气系统的通风系统等。对于急诊部、婴儿室、透析室、等重要地方的照明设备应该两路电源供电，末端可以自由切换的变压器。

供电方式用电负荷在二级以上的地方，用一路10kV电缆，必要时增设自备柴油机设备，供电在重要的电设备末端用UPS进行供电；用电负荷在一级的地方，应该用一路10kV供电，同样在重要用电设备末端用UPS进行供电；在重症室空调用电应该用专用的变压器，与其他的设备分开用；对特殊的电子医疗设备，因为时压大，应该采用专用的变压器设备。

二、医院低压配电的故障分析及解决方法

(一)医院低压配电的故障分析

1.医院低压配电的故障现象及原因

一般大的故障现象分为短路现象、开路现象、漏电现象、过载现象

(1)短路现象主要表现在

开路现象空气开关跳闸、保险丝熔断、设备烧坏

原因：施工质量不合格，没按相关的法律规范的要求进行加工，用电器具内部存在短路故障引起的上述现象。线路年久失修，导致材料老化，也会出现上述现象。

(2)开路现象表现在

灯泡不亮、发电机不转等现象

原因：断线、线头松脱、保险丝熔断、开关未通、漏电保护未复位

导线或附件等受外力的破坏引起的漏电现象。

(3)漏电现象表现在

进行心脏手术的设备正常漏电大于10uA就会出现漏电现象，但是并不严重；漏电严重的时候，漏电大于50uA就会出现建筑物带电和电量无故增加等故障现象。

原因：线路绝缘破皮或老化，电流从绝缘皮中露出来，泄露的这部分电流不经过原定的电流形成回路，而是通过建筑物与大地形成回路或朝近的相线，中线之间构成局部回路。设备受潮也会造成露电。

(4)过载现象表现在

实际电量超过线路导线的额定容量，现象为保护熔丝烧断、过载部分的装置升温，保护设置未能起到保护作用，会引起严重的电气事故。

原因：导线截面小，原设计的线路和实际应用的情况不配套或由于盲目过量用电引起。

电源电压过低，电扇、洗衣机、电冰箱等输出功率无法相应减小的设备就会自行增加电流来弥补电压的不足，从而引起过载。

2.在医院有时候会因短路造成设备烧毁事故，出现这类事故原因是供电线路短路所引起的。低压供电系统多采用三相四线制的方式供电。这种形式可以提供线电压和相电压，也就是380V和220V的电压。尽管在设计、安装时使三项负荷接衡，但如果在没有达到平衡的时候，就可能是零线中断，使三项位置偏移。这样就应该注意到要使电压和额定功率处在一定的值内。否则将会发生安全隐患。

(二)医院低压配电的故障解决方法

1.插座、灯座和开关等电灯附件，或线路电器元件存在触点松脱或是绝缘老化、出点见绝缘表面积或机构失灵，外科或基座破碎等硬气的漏电，短路或开路等故障，因该及时换存在故障的附件和元器件。

2.采用IT系统辅以局部电位联结，可以防止心脏手术及检查中的微电机。

3.IT系统内装有绝缘监视器可以对引导线绝缘老化和新线截面面积小引起的故障进行检测，，如果不合要求，应该换符合要求的导线。

4.盲目超额用电或乱撞电熔丝引起的短路或过载在等故障，应该重视安全用电，消除一切不安全的用电因素，来保证用电安全和供电线路和设备的安全运行。

5.用电器具内存在漏电和短路或开路等故障，应修复存在故障的器具。未经修复不能使用。

三、医院低压配电的故障预防措施

1．利用电脑智网络能化系统进行监控。通过报警系统，发现电气线路的故障和异常状态在控制室控制射流风机的运行，在发生故障时统一由中央控制室控制，做到提早预防，把火灾隐患消灭在萌芽状态。

2严格按照低压电气装置安装操作规程办事，非电气专业人员一律不准上岗，电提高工作人员技能水平和检修质量。对工作人员进行低压配电故障排除训练，参照日常医院工作中最常见的工作现象进行模拟训练，让工作人员根据事故现象找出原因，并解决问题。这样可以提高实际工作中相似故障解决的质量和速度，使工作人员的技术水平不断地提升。

3.对医院的相关医务人员进行上岗安全培训教育，确保相关的工作人员是一个有技术、有经验、有责任心的好医务工作者。而且要经常对员工进行培训，做到教育培训的多样化、经常化和制度化的教育。提高医务人员对用电安全的意识。可以利用板报、画报等宣传画形势向医务人员宣传用电安全。

4.为降低接地故障电气装置的露在外面接触到电压，为了防止电击事故的发生，必须在建筑物内作进行电位联结及辅助链接保护接零及保护接地线的截面积必须经过计算确定，并用碰壳短路电流校核。其接线端子必须可靠连接。不允许有松动，并经常检查其连接质量。

5.医院的电气设备的接地电阻值应该按照设备技术的要求确定。地面电气设备的保护接地电阻值不应超过4欧姆，井下电气设备不应超过2欧姆。如用电气设备的容量较大，熔体熔断电流也较大时，应增加接地线截面或并联接地体以充分减小接地电阻值，增大漏电短路电流．以利于保护装置动作。

四、医院低压配电用电安全管理办法

1.对室内照明、插头、插座定期检查，看到松动、腐蚀或是导线残旧、老化现象要及时修理或是更换。

2.床头医用的综合治疗带，只允许用来医疗抢救使用，而不能用作其他。

3.医用办公室、休息室、生活用房等建筑物使用的电器要符合实际的电压用电。

4.室内用线要按实际设计要求配导线，发现超出导截面的用电量要及时停用。

5.使用电器设备时，不要用带负荷的插座，容易产生火花，引发火灾。

第9篇：医用电子电路设计及应用范文

1医疗健康领域的需求现状

在医疗健康领域,关注的热点正在渐渐从最基本的疾病产业向保健产业转变。这二者都是以健康服务为最终目的,但是前者主要是有针对性的“对症下药”,而后者则更倾向于为一般消费者提供更全面的保健解决方案。

美国著名经济学家保罗・皮尔泽(Paul Zane Pilzer)曾是花旗银行最年轻的副总裁并出任布什、克林顿两任总统的经济顾问,在他的《财富第五波》一书中指出:二十一世纪人类面临严重饮食失衡,却人人希望更健康、抗老化,预防胜于治疗,从而开启保健产业的兆亿商机。这是继第四波网络革命后的明星产业,相比疾病产业的被动性,保健事业是主动积极的产业。

世界卫生组织(WHO)在2008年10月公开的一份档案中提到:人口老龄化助长癌症和心脏病病例上升;心血管疾病是全世界主要的死亡原因,听力丧失、视力问题和精神障碍是最常见的残疾原因。

庞大的老龄化群体和慢性疾病患者等群体的现状(换言之,是社会需求和市场需求的现状)使得疾病产业、保健产业中亟需发展应用新的技术和产品。

2.1 世界人口老龄化,对医疗护理产品提出了更高的要求。

随着医疗水平的提高,世界平均人口寿命增加,世界和中国都面临着人口结构老龄化的问题。如根据联合国经济社会部的研究数据(如图 1),到2050年世界60岁以上的老年人将达20亿,约占世界总人口的1/3,其中有79%生活在发展中国家;而中国国家人口发展战略研究报告也指出,我国在2007年老龄人口为1.43亿,占人口比重的11%,但是在2040年左右,这个数字将达到4.3亿,占全国人口的30%。这些数字意味着届时每4个人中将有1~2名老年人,同时也表明针对老年人护理的配套设施将会有很大需求。

近几年来,中国社会老龄化趋势日益明显,也引起了各有关方面的关注。“人口老龄化将伴随21世纪始终”。我国现在虽然还处于劳动力黄金时期,但60岁以上人口超过14%,65岁以上人口超过10%,按照国际社会标准,已经跨进了老龄化社会的门槛。老龄化问题将从多方面给中国社会带来巨大压力和挑战,同时也会带来新的机遇,其中最大的机遇就是老年人群消费所带来的“银发产业”发展。

我国老龄化的趋势及特点如下:

(1)老龄化速度快于全国总人口增长速度;

(2)我国老龄化速度快于世界老龄化速度;

(3)我国老龄化速度快于经济发展速度,呈现了“未富先老”的特征;

(4)经济发达地区率先进入老龄化;

(5)老年人生活质量有所提高;

在目前我国经济发展水平尚处于世界中下水平时,老龄化程度却己进入了发达国家的行列。老龄化的加速对经济社会都将产生巨大的压力。

老人占全球人口的比例越来越高,这助长了与年龄有关的慢性病增加,在发展中国家尤其如此。在世界各地,护理人员、卫生系统乃至整个社会均需作好准备,应付老人持续增长的需求。

1.2疾病特别是慢性病的威胁和困扰日益扩大化,以及家用保健产品需求的加强,对医疗保健产品的便携程度提出了更高的要求。

随着社会的发展和人们生活水平的提高,对一些多发性的慢性疾病、残疾障碍、以及神经功能失调疾病的治疗需求越来越迫切。

心血管疾病是全世界主要的死亡原因,主要是心脏和血管疾病,可造成心脏病和中风。通过健康饮食、经常性身体活动和避免使用烟草,可预防80%以上的心脏病和中风,而为了进一步减少威胁,这些病往往还需要长期的、经常性的检查和治疗。

最常见的残疾原因中如听力丧失、视力问题和精神障碍等,其中许多障碍是容易通过电刺激设备进行辅助治疗的(例如听力丧失和白内障)。这些疾患的总体罹患率较高,需要改善获得治疗的机会和方法,改善患者的生活质量,使人们过上有意义的生活。

另外,神经功能失调是一大类神经系统疾病,高发病率而且重症的帕金森病等运动障碍疾病、癫痫、顽固性疼痛等,导致病人明显残障,造成巨大的经济和社会负担。传统上,神经功能失调疾病的治疗有药物方法和外科手术毁损方法。但是长期服用药物副作用多且难以避免,而由于脑和神经的复杂性和人类认识的局限性,不可逆的手术毁损具有不可预知的恶性后果。

进入21世纪后,随着生活质量的提高,人们健康意识也普遍增强。特别是在医院内“一次性治愈”目标很难实现的阶段下,新的产业应运而生:除了医院的医生诊断,可家用的医疗及保健电子设备的需求明显,如疾病预防和协助诊断、慢性病的长期监测及治疗、特别是老年人护理等。另外,包括慢性疾病的监测和控制、治疗在内,医疗保健需要同时实现在临床上的诊断准确性和日常家用的普及性,以及建立以预防和早期诊断为导向的健康观念。比如对于盲人、癫痫症、糖尿病等患者,传统医疗护理手段所带来的长期的临床生活是社会和病人都无法承担的,而离开了医院又会造成生活质量的下降。于是医疗电子终端产品的普遍发展趋势将主要是便携式、穿戴式,某些特殊方面还向植入式发展,以实现“随时随地”的动态、连续的检测和初步诊断。可以预见在不远的将来,这些便携、可穿戴或植入式的医疗及保健电子设备将给人类的生活提供极大便利,产生重大的影响。

1.3 世界医用市场需求的迅猛发展,将成为半导体市场的重要推动力。

在世界范围内,医疗电子市场连续25年增长,很有可能成为未来(半导体市场的)主要驱动。全球医疗保健费用每年5万亿美元,而中国的医疗保健则消耗了GDP的5%,平均每年增加38%。特别是从全球医用半导体行业的收入来看,医用半导体行业的几个主要的部分预计在未来的5年内年均复合增长率(CAGR)在10%附近。

而另一份来自Databeans (Sept. 2008)的数据则预计在未来5年医用集成电路市场的年增长率将高达14%,甚至高于消费类集成电路(11%)和计算机集成电路(9%)的增长。可以看出,在21世纪医用集成电路的重大革新将会像上世纪80年代的电子计算机、90年代的移动通信一样,成为影响全球半导体市场的主要推动力。

世界范围内的医疗电子市场同时会带动我国的医疗电子产业。比如现阶段我国的“银发产业”刚刚起步,根据中国国家老龄委提供的数据,目前中国老年人用品市场的需求量为4000亿元,到2010年将达到10万亿元,而现阶段全国为老年人提供的产品不足10%,离市场需求差距巨大。而且随着中国经济社会的持续发展,各方面因素将为“银发产业”蓬勃发展提供更加强大的动力。在推动经济增长的同时,老年人生活质量能够提高、身心健康得到保障,借助产业发展也可以缓解老龄化问题给社会带来的压力。

2我国医疗电子产业面临的机遇

医疗电子产业的涵盖领域非常广,包括超声波成像、计算机断层扫描等应用电子设备,以及电子血压计、血糖仪等消费类终端产品都属于医疗电子领域。在我国的电子信息产业中,医疗电子产业是很重要的一环,是最贴近民生的电子信息产业细分行业之一。随着2009年4月份《电子信息产业调整和振兴规划》的出台以及国家新医改方案的公布,尤其是8500亿元医改的投入,我国医疗电子产业无疑面临着广阔的发展空间,这对我国的医疗电子产业将带来积极的影响。而且政策别还强调了要加强在医疗电子产业领域自主创新能力的建设,这无疑为我国医疗电子产业带来了很好的发展机遇。另外,医疗设备行业的高速增长也将刺激医疗电子市场的需求:据预测,当前我国医疗电子市场规模为250多亿元,同比增速在16%以上,超过了全球市场的增长率。

为了更好的应对这个难得的发展机遇,要在如下两个方面有所建树:一方面是在医疗信息系统领域。这一领域迫切需要提高远程医疗水平,以及其所依赖的信息传输和管理技术。另一方面是在医疗电子领域。这两个方面的要求,需要在技术上关注网络标准与便携技术的走势:第一是网络互联操作标准。几年前一些著名国际企业包括思科、IBM、英特尔、三星电子等就成立了“持续健康联盟”产业组织,以进行标准选择、互用性指南的编写等工作。ADI亚太区医疗事业部也认识到“为了适应医疗体系的网络化建设,从长远发展来看互联的数据平台变得非常重要”。第二是便携医疗产品与技术。随着人们健康意识、健康需求及相应支付能力的不断提高,以预防为主和早诊治的指导思想,以及医疗电子随着集成电路技术的发展不断涌现出小型化、集成化、网络化、数字化、智能化的趋势,这些都将成为便携医疗电子快速增长的催化剂。在便携医疗产品中,电子血压计、便携血糖仪、电子助听器等便携式设备占到家用便携医疗产品市场的90%,而便携式多参数监护仪、便携式超声诊断仪、便携式胎儿监测仪、便携式心电图仪位居我国医用便携设备市场前列。此外,基层医疗机构所需的低成本、高可靠性、操作简单的X光机、超声诊断仪、核磁共振设备和计算机断层扫描设备的市场容量也将大幅提升。而这些产品所涉及的智能化、小型化、低功耗、高分辨率的技术都备受关注。

3集成电路技术应用的概要介绍

集成电路技术在医疗电子领域内的应用非常广阔且多样化,大致可分为下述四种不同的应用类型:

(1)医学影像――这一类型包括超声波、计算机化的X射线断层扫描(CT)、核磁共振成像(MRI)、X射线、正电子发射断层显像等;

(2)医疗仪器――主要是实验室配套电子设备、透析机、分析仪器、外科手术设备、牙科设备等;

(3)消费型医疗设备――偏重于患者(可家用,非临床)使用的终端设备,包括数字体温计、血糖计、血压计、胰岛素泵、心率计、辅助听力(数字助听)等;

(4)诊断、患者监护与治疗设备――协助医生判断的(主要是临床使用)相应设备,都包括心电图、脑电图、血氧计、血压计、温度计、呼吸计、除颤器、植入设备等;

这四种类型基本涵盖了医疗电子领域的各种应用。其中后两类,特别是消费型医疗设备尤其需要通过先进的集成电路技术来达到智能化、小型化、低功耗、高分辨率等目标。

小型化、低功耗:通过这些便携、可穿戴、或是植入式的设备,才可以实现人体相关体征信号的动态采集和连续监测,在必要时还可以达到24x7的工作要求;

智能化、低成本:可医院用、家庭用、其他非医院环境用,并通过网络接入等技术实现远程医疗,从而更合理地配置医疗资源,提供更高水平的医疗服务,同时减缓医院就诊压力。还可普及供大范围内的人群使用:如病人用来治疗、健康人用来预防,或老年人用于辅助护理、年轻人用于锻炼健身,可提供早诊治的信息,对人体最小干预(无创/微创),等等。

世界上集成电路领域最权威的会议――国际固态电路会议(ISSCC)的技术专题委员会,围绕以上四种类型的医疗电子应用中日益凸显的关键技术问题,在2009年预测了在未来医疗电子应用领域中集成电路技术的研究热点:

(1)人工辅助听觉、视觉、无线肌肉刺激、神经刺激:这类研究重点在于需要对人体安全无危害,包括和人体组织的电极接触界面、泄漏电流检测、过热断电等。同时还对系统的可靠性、外壳包装、集成度和工作寿命等方面有要求;

(2)传感量:生物分子检测(如DNA等),神经感知、集成核磁共振等;

(3)超小型:遥控或远程诊断;

(4)自适应控制:场景分析、管理方法等;

(5)无线测量技术中的瓶颈:数据流压缩、拓宽频道等;

(6)带有马达和姿态控制的智能内窥镜胶囊;

(7)pH值的测量阵列(离子敏感的场效应管,ISFET);

(8)其他系统级需求。

在这些预测的研究热点中,既有针对某一种具体应用提出了更进一步的功能研究(如用于肠胃内窥镜中的马达和姿态控制),也有对从应用中提炼出的共性关键技术(如对于无线通信技术方面的瓶颈分析),还有对于生物医疗与集成电路的交叉学科发展趋势(如需要更完善的知识结构和传感技术完成生物分析检测等)。

从技术实现的角度来看,上述医疗应用中有关的信息工程在医疗电子领域面临的根本性问题可分为四个主要方面:

(1)数据采集:电子电路需要通过传感器来感知物理世界。在实际世界中的各种物理量需要首先转换成为电信号,之后才能够由集成电路进行处理。采用适合类型的传感器对适合的物理量进行采集,以及对传感器的接口进行完善的交互控制就显得尤为重要;

(2)数据处理:将外界物理量信息提取成电信号后,还需要做初步的信号调理和采样、变换、滤波等预处理操作,并将原始数据进行存储或是根据一定的算法做分析计算;

(3)数据传输:经过处理的数据还需要进行传递,通过由集总的控制设备进行数据融合后才能够判断。可分为基带通信和射频通信,前者大部分是电信号有线连接或是通过人体组织等导电介质,后者主要是用无线电磁波通过空气等介质;

(4)能量供应:对于一般的医疗电子设备而言,体积微型化和延长工作寿命是矛盾的,因为电源的体积往往与其可提供的能量大小成比例。这样就需要在进行低功耗、低能耗设计研究的同时,开发出新的能量供应方式如能量恢复、光电池效应、压电效应等,保证医疗设备(特别是便携式、植入式)的续航能力。

接下来以几个具体的研究课题项目为基础,针对不同的应用例做更深入的分析,来介绍一下目前国内在如下两个研究方向上取得的一些进展:

1)对较为基本的物理量如温度、脉搏等,待处理的数据量比较少,硬件系统的工作流程也非常类似,可以考虑采用一种具有共性的硬件结构进行实现。同时这些有共性的硬件系统还可以通过一种通信协议组成网络,实现人体区域的传感器网络。

2)在另一些特殊的应用中如人工辅助的听觉、视觉,以及智能内窥镜胶囊等,由于原始数据是语音和图像,过程中会涉及到傅里叶变换、数据压缩等更为复杂的算法,数据运算量相对于简单的生命体征信号要大得多,成为制约低功耗的瓶颈之一。

4实例

4.1 用于体征监测的传感器网络

无线人体区域传感器网络(Wireless Body Area Sensor Networks, WBASN)是一种能够满足前述应用要求的“通用”解决方案。它是进行人体生命要素信息采集与控制的小区域传感器网络,一般主要用于特定人群/人体的长时间健康状况监测、身体健康指标分析等。最典型的应用例为糖尿病患者、癫痫症患者、神经紊乱或衰弱患者,以及慢性心脏病患者等。通过这种网络内的可定制监测,人们可以根据实际需要对身体的一个或多个相关数据指标做连续采集监测,并通过良好人机交互界面进行控制。

1)WBASN的结构

WBASN通常由近人体区域的传感子节点和基站主节点组成。近人体区域包括体表测量、体内测量、探针测量和体检测量等。完成这些测量的传感子节点中包括前端的传感器件/能量转换器件,目标是由对有关健康状况的数据进行测量、处理和交换。基站主节点随时接受区域中每个传感节点的数据,并控制和调配这些传感节点的采集状态、休眠方案等,需要有能力做较大量的数据处理、累计、判断及交换。所测量的数据信息也都是与人体密切相关的,如心电、心率、血压、心音、肺音、血氧、呼吸、温度、加速度等。不同种类的数据采集需要不同的传感器件(能量转化器件,简称换能器),如单导电极、热敏电阻、惠斯通电桥、电流式传感器和3轴加速度计等。所有传感子节点的数据信息通过基站主节点进行统一的融合处理和分析判断,实现WBASN的基本功能。

图 3示出了简要的WBASN结构示意图。整个网络的基本功能是由传感子节点(位于体表或体内的粘附或植入式装置)完成的,如采集血压、温度等信息。这些信息由主节点(体外的便携装置,如PDA等)统一接收后进行数据融合,完成初步判断和处理,还可以给出信息的实时反馈、超限数据的安全警告等。另外,主节点还可以作为“网关”接入到因特网、GPRS等广域网络中,将本地的数据上传到远程服务器供医生远程诊断,实现远程医疗等。如果主节点初步判断后认为需要完成进一步的操作,会再次采集相关信息、给出警告信息或进行干预操作――给药、电刺激等,以实现慢性病护理或及时诊治。虽然这一网络的研究目前还处于实验室为主的原型验证,但是在一些应用中还是会或多或少的发现WBASN的影子:如前不久的“神七”宇航服中就实现了压力、心率、呼吸等传感器,采集的数据统一上传到宇航员之外的接收设备上,然后再发回地面指挥中心进行分析。

2)WBASN的子节点系统结构框图

一个典型的子节点系统结构框图如图 4,包括了传感器和电刺激驱动模块、模数转换器、微控制器MCU、数据流的预处理(协处理)单元、存储器和射频(RF)收发机,其中MCU与传感器模块之间还可以实现可配置的多标准数据接口、电源可视情况采用电池或无线供能方式等等。各模块连接后即可实现相应功能的子节点系统。若将图 4所示的结构进行高集成度的电路实现,就是片上系统(SoC)平台芯片。一种较为简单的平台芯片实现中不含有传感器模块和RF收发机(但包含对应的接口),通过外接(1)不同类型、不同功能的传感器件前端和(2)相同类型的射频收发芯片后,就可以完成相应种类数据信息的采集,进行一些预处理,然后与主节点建立通信并传输数据、接收配置等。还有一种集成度较高的SoC平台芯片中会带有片上RF模块,这样每个子节点系统就只需外接一个传感器芯片即可完成采集、组网等功能。SoC平台的作用是在功能异构的WBASN各个子节点应用中作为一个基础的“通用的”平台。

3)WBASN的子节点系统的设计重点

上述分析表明WBASN的近人体子节点系统的整体设计实现中,应该以超低功耗和高度集成的(SoC)设计为重点。于是就要综合系统的各方面需求,整合设计并实现出核心的数字微控制单元和电源管理单元,以便在达到功能上的灵活性、完备性的同时,实现系统的极低功耗。这些数字系统设计中的关键技术包括几个方面:(1)在各个功能相异的节点休眠间隔不等的情况下进行接入;(2)医疗用途的紧急情况下“给药”或“电刺激”的实时控制实现;(3)星型网络中单跳的组网方式对指令集的优化;(4)无线方式的节点功能更替;(5)兼容多标准的传感器器件接口;(6)电路级的低功耗技术如门控、多电压、异步电路设计等。在我们的研究中,综合考虑了上述方面进行了设计优化。这样还会带来很多其他的好处,如设计成本低、系统扩充性好、针对WBASN应用开发的软件/硬件效率高,等等。

下面针对上述子节点系统设计的几个关键技术进行具体说明:

第一,在低功耗方面,通过对具体实例的分析发现,“工作状态”和“空闲状态”的功耗一般相差20倍甚至更多,所以工作状态下的低功耗优化是首要任务。目前的绝大多数SoC实现方案基本上都是采用各种措施将工作时低功耗达到更低的指标。但是对于WBASN的具体应用而言,子节点通常都会处于非常低的工作占空比,也就是说在整个子节点寿命内的绝大多数时间里,子节点是在空闲状态的。如体温测量可以每1分钟测量一次,每次测量只需要几个毫秒;心率测量也只需要每100毫秒测量几个毫秒,等等。这样,子节点的总能量消耗往往更多浪费在空闲时的状态上。所以对于WBASN的优化需要从工作时功耗和休眠时功耗协同考虑完成,目标是提高电池的能量使用效率。

第二,子节点的实时控制。在许多研究中广泛采用了实时性操作系统(如TinyOS),其实只保证了子节点在工作状态下处理器处理各个任务的实时性。还需要子节点保证网络行为的“实时性”:如用于闭环施放药物的子节点系统,在接到主节点发来的“给药”指令之后应该以最短的反应时间给出操作。这就与低功耗的指标相矛盾:为了更快的反应速度,应该在空闲时采用“侦听”方案或者休眠间隔很短的方案――这样同时增大了空闲时功耗;反之,为了避免该给药子节点的电池能量大都浪费在空闲时状态,应该采用空闲时休眠的方案,并且该加大休眠间隔――这样在主节点开始发送唤醒要求(大多数这种时候都是紧急情况)之后还要等到子节点的下次定时唤醒才能够给出响应,最坏情况下的反应速度为子节点的定时唤醒周期。所以目前这一问题的解决方案就是空闲休眠间隔、侦听时间的折中选取。以具体数据进行分析:在“国内外研究动态”中的ADICOL项目中,胰岛素施放操作的闭环控制是每3分钟定时唤醒工作一次,以保证最坏情况下的给药控制延迟不超过3分钟。而保守情况下(按每天需施放胰岛素10次估计推算)都至少有97%的唤醒是不需要做给药的,这样就浪费了子节点大量的电池能量,降低了有效用能量的使用效率。

第三是功能的灵活性。由于每个子节点系统的RF模块和通讯协议都没有差别,所以通常的设计都主要考虑传感器接口模块的灵活可配置等等。很多现有的传感器件或芯片接口大致分为两种:模拟量(需要SoC提供ADC进行转换)和数字量(传感器自带ADC,仅需要满足相应时序)。已有的相关研究大多是基于这两类接口进行展开的。但是在不同功能的子节点系统内,除了传感器件前端需要采集的物理量类型和接口不一样之外,其软件程序在操作顺序、运算复杂度、处理方法等方面都有区别,SoC本身的软件部分就需要根据具体子节点的功能进行调整。如果在每个子节点设备封装前预先写好软件算法,还需要专门的“烧写”设备。我们的研究中采用一种可由主节点远程配置子节点软件的协议,就可以在满足“软件灵活性”要求的同时不引入其他设备。

4)总结

如前述,WBASN的优化重点在于子节点系统, 而子节点系统的核心是SoC平台。为了保证子节点SoC平台的超低功耗、高集成度、灵活性、高效率、可靠性等,需要SoC平台中的数字系统有完善的功能和异常处理能力、优化的结构、良好的可靠性和能量管理等。

系统内各个传感器设备(或称网络内“近人体节点”)的主要指标可以归结为:系统集成度,小型化/微型化,低功耗电路设计,无线遥感链路和信号处理算法等。除此之外,其他一些指标如服务质量、安全性、多传感器数据融合和诊断支持等也都是世界上相关领域内各研究组正在研究的课题。

4.2 带有植入式处理器的电刺激器

电刺激治疗方法是当今临床和日常的物理康复最常用的、重要的治疗手段之一,在心脏起搏器、人工听觉、人工视觉、脑电刺激等许多领域中有着非常重要的作用。该方法通过将一定量的电流通过特制电极施加到人体组织,实现促进恢复正常的神经传导和调节功能等治疗作用,不仅可起到镇痛、消肿、消炎、脱敏、缓解肌肉痉挛等功效,有时甚至还可以修复、替代某些受损的人体组织和器官。一般的电脉冲刺激时采用无极性微分型指数波形,由电荷相等的正负脉冲波构成,负指数脉冲起神经纤维去极化作用,正脉冲起电荷平衡的作用,可避免组织损伤。集成电路技术,特别是植入式的处理器控制应用在电刺激器中,可以完成复杂的信号处理,同时极大的保证操作的可靠性和无侵害性。

心脏起搏器是最早的医用电刺激仪器之一,它发放电脉冲,通过与心内膜相接触的电极导线,刺激心脏使之激动收缩,以模拟心脏的冲动发生和传导等电生理功能,起到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍。心脏起搏器的结构包括脉冲发生器(pulse generator)和电极-导线(lead)两大系统。脉冲发生器由电池、释放与调节电脉冲的电路和外壳构成。脉冲发生器控制起搏节律,犹如整个系统的“大脑”。现在的脉冲发生器是非常小的,一种典型的尺寸为5cm x 5cm x 6mm,重量在30克左右。

在正常的听觉系统中,声音的机械震动通过外耳和中耳之后,会在耳蜗的各处与基底膜发生共振。基底膜的振动带动毛细胞纤毛的振动,产生毛细胞的感受器电位,进而产生听神经的动作电位发放。脑的中枢听觉系统能够根据听神经中不同神经纤维的发放情况判断基底膜的振动情况,进而推断声音的频率成分。在一些患有感觉神经性耳聋的病人内,毛细胞由于多种因素如遗传、疾病等而遭到损伤或者数量减少,无法正常地驱动听神经。而人工耳蜗的基本工作原理就是绕过毛细胞这一环节,直接对听神经进行电刺激。于是这种电刺激的效果就好像是听神经被声音通过正常的基底膜和毛细胞驱动一样。

人工耳蜗只是一种听觉假体,并不能“治愈”耳聋或其他听觉障碍。人工耳蜗的工作是基于耳蜗的不同部分与不同声音频率之间一种规则的对应关系(频率拓扑性质)。一般需要使用更加复杂的处理方法以避免造成组织、电极损伤等一些不良影响。

视觉假体技术也属于功能电刺激的一种。大多数盲人的视觉通路中往往只有一部分发生病变,而其余部分神经组织的结构和功能尚完好。于是就能够对视觉通路的完好部位施加特定的人工电刺激,来兴奋神经细胞以模拟自然光刺激的效果,使盲人产生视觉感受。

视觉假体的工作原理与人工耳蜗相似。视觉假体系统包括一个位于病人体外的视频采集设备(如小型摄像机),视频处理模块,电刺激编码模块和植入到视觉通路特定部位的多电极阵列。由视频采集设备采集到的实时视频图像经过处理,转化为驱动多电极阵列的信号。多电极阵列对视觉神经组织施加一定幅度、波形和频率的电流刺激,兴奋视觉神经元,从而使病人产生视觉感受。

人工视觉刺激器主要包括视网膜刺激器、视皮层刺激器和视神经刺激器。其中视网膜刺激器发展最快。视网膜刺激器是在视网膜下或视网膜表面植入不同微电极,使外界光线转换成电流,通过微电极刺激并激活视网膜神经细胞及其网络,而产生光感。这种装置可使失明或接近失明的眼重新获得部分有用视力。其优点是可以产生较准确的视觉感知,而且所需电流强度较小,玻璃体有利于热量的散发,以及可直接观察到植入刺激器及植入后的反应。至今已有较多实验表明视网膜前或膜下芯片植入方法可行,有较好的生物相容性及长期稳定性,达到预期效果。

目前全世界范围内已经接受植入的病人较之佩戴人工耳蜗的病人要少得多。而且目前美国食品药品监督局(FDA)也尚未批准任何类型的视觉假体的临床应用。

下面以人工听觉的具体系统为例,详细介绍一下带有植入式处理器的电刺激器:

带植入式处理器的双模人工耳蜗系统

人工耳蜗就是通过电刺激末梢神经系统的方式来修复听觉的一种医疗电子装置。它把外部的声音转换为听神经需要的电刺激,将这种刺激通过植入电极刺激听觉神经,帮助传感性耳聋患者恢复(人工制造出)听觉。它是迄今为止治疗极重度耳聋唯一有效的方法,也是唯一被商品化的感官神经修复技术。目前各种人工耳蜗产品在设计上细节不尽相同,但它们的基本硬件构成和工作原理却是一样的。

1)人工耳蜗的硬件构成

人工耳蜗的基本硬件构成如图 6所示,主要分为体外和体内两个部分,其工作原理和流程如下:

(1)体外的麦克风首先把采集到的机械声音信号转换成模拟电信号;

(2)模拟电信号经过模数转换器转换成数字电信号;

(3)数字信号处理器(DSP)对数字声音信号进行分析并决定如何驱动埋植于耳蜗内的电极去刺激听神经,形成刺激指令序列;

(4)刺激指令序列经过调制后以无线电波的方式发送给体内部分;

(5)体内的解调器从无线电波中获取体内电路工作所需的能量,并对刺激指令序列进行解析;

(6)体内的刺激器对解调出来的指令序列进行译码,然后根据指令要求在电极上产生相应的电流,刺激听神经产生听觉。

2)新型全植入系统的应用

在当前植入式电池不足以支撑数字式全植入人工耳蜗系统,而模拟式全植入系统又存在着诸多缺陷的情况下,新型全植入系统的设计思路除了继续降低数字系统本身的功耗外,还可以在结构上进行调整,降低系统对电池的使用量。基于这些考虑,我们提出了带植入式处理器的可双模工作的新型人工耳蜗系统,如图 7所示。

该系统在体内集成了一套完整的语音信号采集、处理电路,以及与体外的无线接口,同时配有植入式电池。所谓“双模”,是指该系统既可以工作在不带任何外部辅助装置的体内单机模式下,如图 7(b)所示,也可以工作于体外语音信号采集电路与体内处理电路协同的联机模式下,如图 7(c)所示。从技术可行性的角度上讲,联机模式下的系统在当前的电路技术条件下是可以实现的,而单机模式则受制于电池容量和安全性等非电路因素。

这种系统的意义在于,通过两种模式的交替使用可以很大程度上减少对植入式电池的使用量。而且该系统包含了一个完整的全植入数字式子系统,对该系统的研究可以涵盖下一代全植入式系统的关键技术难点。也就是说,该系统的很多关键技术将可以直接应用到下一代全植入系统当中。实际上,在植入式电池的容量和安全方面的性能提升到一定程度之后,这个系统可以自然而然地转换成一个全植入式系统。

3)植入式数字信号处理器的低功耗设计

在双模系统中,最大的技术难题就在于植入式数字信号处理器(DSP)的设计(图 8),因为它几乎是整个系统里功耗最大的部件。传统人工耳蜗中的DSP 处在体外,对功耗的要求还可以宽松一些,毕竟体外的电池可以随便更换。而在新系统中,无论是哪一种工作模式,对DSP 的功耗要求都是非常苛刻的。在体内单机模式下,DSP 的功耗直接影响着植入式电池的寿命,而植入式电池又不可以随便更换,所以这种情况下DSP 功耗的重要性自不待言。在联机模式下,由于无线能量传输效率低下,DSP 的功耗将会被严重放大,这比DSP 在体外时的情况要恶化很多。

实际的设计和测试结果表明,基于开放源代码硬件的专用指令集处理器(OSH-ASIP)设计方法有助于提高效率并降低成本,同时可以有助于去除通用处理器中存在的冗余,从而提高处理器的执行效率、降低功耗。通过综合运用指令集简化、等待模式、循环暂存、存储器切割、操作数隔离和时钟门控等多种低功耗设计技术,在0.18μm CMOS 工艺下设计实现的一款人工耳蜗专用的低功耗DSP实际测量结果为:在10MHz 的时钟频率下执行连续交织采样(CIS)算法的功耗小于2mW,低功耗效果显著。

4)总结

就当前的技术水平来讲,数字式全植入的人工耳蜗系统仍然因为能量供应不足(功耗大而电池容量小)的缘故无法实现。但是除了功耗外并没有其他理由可以阻碍数字系统的进一步发展,况且相比于模拟系统中那些固有的缺陷,功耗实际上是一个会随着微电子设计和制造水平的提高而逐步得到解决的问题。因此,从长远看数字式全植入系统才是人工耳蜗系统最优的选择方案。

4.3 智能内窥镜胶囊

传统医用内窥镜(如胃镜和肠镜)需要使用光纤或电缆插入人体体腔内拍摄病征图像以供医生诊断,这些连接线会给病人带来很大不适,而且诊断存在盲区,并可能会有消化道伤损等并发症。智能内窥镜胶囊的出现给消化道疾病的诊断带来了便利,克服了上述缺点。如图 9所示,病人在吞服了胶囊内镜以后,胶囊依靠消化道的蠕动在其中缓慢移动。移动的过程中会采集人体内消化道的图像并以无线的方式发送至体外记录仪,并可以上传至基站以供医生诊断病情。胶囊内镜不会给病人带来不适,在检测时病人也可活动,而且它可以完成全消化道的检测,扫除了传统内窥镜存在的盲区。

1)智能内窥镜胶囊的发展历史

智能内窥镜胶囊(消化道胶囊内镜)的概念最早于2000年由以色列科学家提出并实现,之后Given Imaging公司生产出第一款商用的胶囊内镜产品Pillcam。最近的几年里各国的工业界和学术界相继开始对这种产品的研发,一些新产品和新技术陆续面世:日本的奥林巴斯公司推出的EndoCapsule产品在日本也开始商用;日本NORIKA Syaka RF lab正在研发用无线供能,代替电池供电的技术,以及控制胶囊内镜姿态的控制技术;韩国研究机构推出了以人体作为导体来直接传输信息的技术,用以代替射频收发机,目前也已成功地利用到胶囊内镜产品中。在可预见的将来还将出现集诊断、活检、给药及消化道行走等各种功能于一体的产品。

2)胶囊内镜的结构

完整的口服式智能内窥镜胶囊系统由胶囊内镜、体外便携式记录仪和工作站三部分构成。胶囊内镜是整个系统最为重要的部分,也是设计难度最高的部分,在集成电路设计时尤其要注意功耗等问题。外壳内的电路系统主要由五个部分组成,如图 10所示,包括一个商用CMOS图像传感器、白色发光LED、一个商用射频收发机芯片及天线、一块用于控制和数据处理的专用集成电路和两节钮扣电池。

商用的CMOS图像传感器位于整个胶囊的一端,负责采集消化道中的彩色图像数据。支持多种图像分辨率,最高速率可达30fps。高亮度的白光LED均匀地排布在图像传感器镜头座外的环形PCB上,在采集图像时提供照明光线。高性能、低功耗的商用射频收发机位于胶囊的另一端,保证胶囊系统的无线通信。射频收发机工作在433MHz的ISM频段,采用FSK的调制方式,有效码率最高可达500kbps。两颗1.5V的钮扣电池串联后为整个电路系统提供所需的能量。它们位于胶囊的中部,在图像传感器和射频收发机之间。用于控制和数据处理的专用集成电路位于图像传感器与电池之间,它将系统各部分的功能组合起来,形成完整的电路系统。

专用集成电路是胶囊内镜的控制核心(图 11),它由数字基带、电源管理单元和无线唤醒子系统三部分组成。其中数字基带部分主要实现通信控制和图像压缩两大功能。电源管理单元可将电池电压转换为系统各个部分所需的电源电压。无线唤醒子系统可以对密封在胶囊中的电路系统进行开启、关闭、复位和配置操作,提高了系统可靠性,也便利了产品的组装和生产过程。

3)胶囊内镜的低功耗实现

在胶囊内镜的电路系统中,射频部分消耗的能量一般超过总能量的60%。为了在不增加射频电路功耗的前提下缩短有效的射频传输时间,在系统的数字基带中引入了信源编码――图像压缩。这样大大减少了射频收发机发送一帧图像的数据量,也就相应地减少了每帧图像射频部分的能量,并且有利于进一步减小系统工作的占空比,延长电池的工作时间。

引入图像压缩功能实际上是使用数字电路的能量去换取射频部分的能量,而且数字电路的低功耗技术比较容易实现,使得降低数字电路的功耗相对于降低射频电路的功耗更为容易。因此,只要对图像压缩的计算复杂度做出仔细的评估,电路系统整体能量的降低不难实现。

目前智能内窥镜胶囊系统还没有正式的产品国家标准,但一般包括如下几个重要指标:

1)工作时间:至少为8小时,因为一般胶囊内镜通过人体消化道的时间为8小时。

2)尺寸:为方便病人吞服,胶囊尺寸一般直径为10~12mm,长度为20~30mm。

3) 图像帧率和分辨率:目前产品的图像帧率一般为2fps。当然,在满足基本工作时间的条件下,图像帧率和分辨率都是越大越好。

4)总结

基于上述胶囊内镜的结构,可以对其应用需求做出细致的分析,对系统的供电方式、体积尺寸、通信方式、工作时间、可靠性等要求进行综合考虑。分析和测量结果表明,在系统级设计上采用了图像压缩、双向通信和无线唤醒等功能能够满足性能要求,而且这些技术的应用对于有类似的大数据量、高码率的植入式电子医疗集成系统也具有参考价值。

目前国内有清华大学、中科院合肥智能机械研究所、重庆大学、重庆金山科技集团等单位都在分别从事这方面的研究。

5 结语

本文从医疗健康领域的社会需求、市场需求现状入手,对我国医疗电子产业面临的机遇进行了分析,并对其中的关键技术――集成电路技术应用做了基本介绍。多方面的数据分析表明,医学微电子系统研究设计的核心发展趋势可以归结为小型化/微型化、集成化、网络化、数字化、智能化。最后还通过几个在研项目实例进一步阐释了集成电路技术在医疗健康领域的应用。