小狗爱吃鱼
范文一：生物医学电子学
生物医学电子学题目
1.什么是声致发光,声致发光的过程是怎么样的,,《声致发光 》, 声致发光即液体中的蒸汽气泡经声波轰炸迅速内爆,其内部产生热和闪光。当强大的声波作用于液体的时候,液体中会产生一种“声空化”现象——在液体中产生气泡,气泡随即坍塌到一个非常小的体积,内部的温度可以超过10万摄氏度,过程中会发出瞬间的闪光。
2.简述荧光产生机制。,《生物医学光子测量》,
光照射到某些原子时,光的能量使原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到能量更高的轨道,即从基态跃迁到第一激发单线态或第二激发单线态等。第一激发单线态或第二激发单线态是不稳定的,所以会返回到基态。当电子由第一激发单线态回到基态时,能量会以光的形式释放,产生荧光。
3.简述激光扫描共聚焦荧光成像的基本原理及其优缺点。,《生物医学光子测量》,
采用电光源照射标本,在焦平面上形成一个光电,该点被照射后发出的荧光被物镜收集,并沿原照射光路回送到由双向色镜构成的分光器。分光器将荧光直接送到探测器。光源和探测器前方各有一个针孔,分别称为照明针孔和探测针孔,相对于焦平面上的光点,两者是共轭的,即光点通过一系列透镜,最终可同时聚焦于照明针孔和探测针孔。这样,来自焦平面的光,可以会聚在探测孔范围之内,而来自焦平面上方或下方的散射光都被挡在探测孔之外而不能成像。以激光逐点扫描样品,探测针孔后的光电倍增管也逐点获得对应光点的共聚焦图像,转为数字信号传输至计算机,最终在屏幕上聚合成清晰的整个焦平面的共聚焦图像。 主要缺点包括1.标记染料的光漂白,为了获得足够的信噪比必须提高激光的强度,而高强度的激光会使染料在连续扫描过程中迅速褪色。2.光毒作用,在激光
照射下,许多荧光染料分子会产生单态氧或自由基等细胞毒素,限制扫描时间、激发光强度,以保持样品的活性。
4.简述锁相环的组成及基本工作过程。,《锁相环》,
锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。鉴相器用来鉴别输入信号与输出信号之间的相位差,并输出误差电压,误差电压的噪声和干扰成分被低通性质的环路滤波器滤除,形成压控振荡器的控制电压,该电压作用于压控振荡器的结果是把它的输出振荡频率拉向环路输入信号频率,当两者相等时,环路被锁定,称为入锁。
5.电疗的种类、作用机理及临床应用有哪些,,《电疗与电刺激》, 电疗可以分为直流电疗法,低频脉冲电疗法,中频电疗法,高频电疗法,静电疗法等。人体内除含有大量水分,还有很多能导电的电解质和非电解质,因此人的机体实际上是一个既有电阻又有电容性质的复杂导体,这是电疗的物质基础。电能作用于人体引起体内的理化反应,并通过神经-体液作用,影响组织和器官的功能,从而达到消除病因、调节功能、提高代谢、增强免疫、促进病损组织修复和再生的目的。临床上使用直流电来镇痛、止痒、软化瘢痕、消肿、促进组织再生、改善中枢和周围神经功能等。临床上低频脉冲电疗法可以用于刺激神经肌肉,引起肌肉收缩,从而促进动脉供血,静脉和淋巴回流,改善局部营养代谢,消退水肿,提高肌肉张力等,也可用于止痛。中频电疗法可用于镇痛、刺激肌肉收缩、促进血液循环等。
6.多谐振荡器有哪几种,它们的特点各是什么,,《信号发生器》, 多谐振荡器可划分为双稳态、非稳态和单稳态三种。在双稳态多谐振荡器中,两种状态都是稳定的,因此只能借助外部指令将电路强制到一个指定的状态。一个
非稳态多谐振荡器可以不需外部指令而自动地在两种状态之间转换,所以也被称为自振荡多谐触发器,通常用一个电容器和一个石英晶体构成某一个合适的网络来对它进行定时控制。一个单稳态多谐振荡器仅在它的两个状态之一是稳定的,若要通过外部指令强制它进入另一个状态,那么在经过一段时间延迟后它还会自动地返回到它的稳定状态,延迟时间是由适当的定时网络设定。 7.信号发生器的功能是什么,信号发生器一般是怎么实现的,最主要的两类信号发生器是什么,,《信号发生器》,
信号发生器的功能是产生具有指定特征,例如频率、幅度、形状以及占空比的波形。一般来说,信号发生器是利用某些反馈形式以及像电容那样其特性与时间有关的器件一起来实现的,最主要的两类信号发生器是正弦振荡器和张弛振荡器。
8.非线性电路的分析方法有哪些,这些方法的具体内容是什么,应用范围如何,,《非线性电路》,
非线性电路的分析方法有直接分析法、数值分析法、图形分析法、分段线性分析方法、小信号分析法等。
?直接分析法,这种方法一般应用于对非线性二端元件的函数关系较简单时使用,结合并运用线性元件电路的分析方法和一些定理,同时列出非线性的补充方程,最后通过求解数学问题并结合电路实际解答的方法。这类方法很有局限性,通常只适用于函数关系较简单的非线性求解问题。
?数值分析法,当所求非线性的函数关系不是简单的函数关系时,已经不能用已有的公式去求解,这时就需要在误差精度允许的范围内,运用计算方法学的知识寻求所需的解。其中包括常用的前向欧拉法、后向欧拉法、梯形法等。
?图形分析法,许多非线性电路无法用直接分析法求解,而又不需要具体的数据做支持时,需要在计算机上用尝试并求误差的方法求解这样的问题。这种解法可以提供答案,但通常不能对电路的性能和设计给出深入的分析,另一方面,虽然图形法牺牲了一定的精度,但可得到对电路的深刻理解和认识。 ?分段线性分析方法,实际生产和应用中,有些非线性的研究不可能或没必要达到百分之百的精确,也找不出它的具体函数表达式,因此不能列写出非线性电路方程,也就不能求解析解。这时可以采用分段线性分析法或折线法,在误差允许范围值和要求精度之内可将端口非线性关系在局部近似地看作线性的来处理,在每一个讨论区间中进行线性分析,然后对所得出的解进行筛选和取舍。 ?小信号分析法,小信号分析法也称为增量分析法,在电子电路的许多应用场合中,非线性元件仅在很小的电压电流范围内运行,在这种情况下,需要确定一种分段线性的模型以确保能够在很窄的范围内获得很大的精度。这种很窄运行范围内线性化模型的过程被称作增量分析或小信号分析。小信号分析的好处是小信号变量满足KVL/KCL以及窄范围内线性v-i关系。
范文二：生物医学电子学-概论
生物医学电子学
刘伟峰
2012.11
上课要求
?请关闭手机或把手机调成振动！?上课时请不要吃东西。
考核方式
?平时成绩：20分
?考试成绩：80分
参考书目
1、《生物医学传感器与检测技术》
杨玉星编著化学工业出版社
2、《生物医学电子学》
蔡建新, 张唯真编著北京大学出版社
注：以上图书电子版可查询
图书馆APABI 电子图书
参考书目
３、《现代医学仪器设计原理》
邓亲恺主编科学出版社
４、《医学电子仪器原理与设计》
余学飞主编华南理工大学出版社
注：以上图书电子版可查询
图书馆APABI 电子图书
参考书目
5、《生物医学测量与仪器》
王保华主编复旦大学出版社
6、Medical Instrumentation, Application and Design
John G. Webster John Wiley
推荐网站
?上海交通大学：医学仪器原理课程
天津大学：生物医医学电子学课程（精品课程）
概论
脑电控制机械手
肌电控制机械手
Jesse Sullivan, the World's First "Bionic Man"
http://www.ric.org/research/centers/cbm/#jesse
RoboRoach
http://news.backyardbrains.com/2011/03/working-roboroach-prototype-unveiled-to-
students-of-grand-valley-state-university/
什么是生物医学电子学？
生物医学电子学是应用电子技术、计算机技术解决生物医学问题，它是生物医学工程学科的一个重要的组成部分。
即电子学在生物医学中的应用。
生物电子学对象：动物等
医学电子学对象：人体
主要任务
?研究生物医学信号的采集；
?研究生物医学信号的处理；
?研究医疗器械（电类）的设计问题。
医疗器械的定义
按照我国《医疗器械监督管理条例》的规定，医疗器械是指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器具、机器、用具、植入物、离体试剂或校准物、软件、材料或者其他物品；其用于人体体表及体内的作用不是用药理学、免疫学或者代谢的手段获得，但是可能有这些手段参与并起一定的辅助作用；其使用旨在达到下列一项或者多项预期目的：
1、对疾病的诊断、预防、监护、治疗或缓解；
2、对损伤或者残疾的诊断、监护、治疗、缓解或补偿；
3、对解剖或者生理过程的研究、替代、调节或支持；
4、生命的支持或维持；
5、妊娠控制；
6、医疗器械的消毒或灭菌；
7、通过对来自人体的样本进行离体检查，为医学或诊断目的提供信息。
注：
医疗仪器隶属于医疗器械（medical device)
医疗仪器的特点
现代医疗仪器通常都是集电子、机械于一体的非常复杂的装置，是非常精密的、可靠性和安全性要求都非常高的自动或半自动系统。
与普通的精密仪器相比，医疗仪器有如下特点
?对被测体应该是无害的，最理想的是无损伤的。
?能量的限制，我们不可能为了提高信噪比或提高治疗效果而无限制地提高外加能量，这会造成机体的损伤；
?安全考虑，由于病人本身已比较衰弱，安全问题就比较突出。
?生物信号弱小，而干扰强大。信号可能只有干扰的千分之一；
医疗器械产品的生命周期
医疗器械产品的生命周期一般包括以下几个阶段：概念研发、原型设计、动物实验、临床验证、生产工艺、质量体系、入市许可及产品跟踪。
FDA 定义
医疗仪器的种类
按使用风险大小分类
?按照《医疗器械监督管理条例》的规定，国家对医疗器械实行分类管理。目前中国将医疗器械分为三类：
?第一类是指，通过常规控制可以保障其安全性、有效性的医疗器械。
?第二类是指，通过特殊控制可以保障其安全性、有效性的医疗器械。
?第三类是指，植入人体，用于支持、维持生命，或对人体具有较高的潜在危险，对其安全性、有效性必须严格控制的医疗器械。
植入的和非植入的
?对于医用植入物有特殊的管理条例，但大部分医疗仪器是非植入的。
?也有将医疗仪器分为在体测量的和离体测量的，而在体非侵入性测量是医学诊断仪器的发展方向。
按临床科室或人体系统分类?心脏科设备
?呼吸科设备
?泌尿科设备
?……
?这样分类有助于了解不同科室对医疗仪器和工程技术的需求，但很多设备各个科都使用，会有很多重复。
按物理原理分类
?医用电子仪器
?医用光学仪器
?医用放射仪器
?医用核物理仪器
?……
?现代医疗仪器是声、光、电、机械一体的。
诊断仪器
?医用电子设备：心电图机、脑电图机、床边监护系统、动态心电监护仪、胎儿监护仪、饱和血氧浓度监护仪
?医用成像装置：X 射线诊断装置（普通、数字化）、X 线计算机断层扫描仪、核医学成像装置、超声诊断装置、磁共振成像装置、热成像装置
?医用检验仪器：生物传感器、生化分析仪、血气分析仪、血细胞分类仪
?医用光学仪器：内窥镜、光学显微镜、激光仪器、眼科光学仪器（自动眼压计、自动验光机、视野测定仪、角膜地形图、眼底照相及眼底图象分析设备等）
治疗仪器
?人工器官：人工心脏、瓣膜、心脏辅助装置工肝、人工肾、人工关节、假肢、人体等、人工肺（氧合器）、人工听觉、人工角膜、人工晶?物理治疗仪器
–前列腺治疗仪
–微波高温治疗仪
–放射治疗装置：钴60 、直线加速器、X 刀、γ刀
–高频治疗设备：电刀、射频消融
–超声治疗设备超声雾化器：体外冲击波碎石机、超声乳化白内障手术仪、–激光治疗设备准分子激光冠状动脉成形术：激光刀、眼科激光、皮肤美容激光器, 准分子激光角膜屈光矫正、–利用机械能的设备囊反搏：呼吸机、输液泵、体外反搏和主动脉内气–其他治疗设备理疗设备及电化学治疗设备：高压氧舱、低温麻醉设备、冷冻刀等、麻醉机、远红外
辅助仪器设备
一部分与医疗有关的仪器既不直接用于作疾病诊断，也不直接用于疾病的治疗，这些是医学辅助设备。
–医学信息系统：包括计算机网络系统及与此相应的计算机医院自动化管理系统（包括行政和病史管理等）、地区医疗网络与远程医疗设备、面向家庭的医疗技术（工程）、医学教学工程（如多媒体辅助教学、电视等）设备、环境监控系统、人工智能与专家系统、以及近年来迅速发展的（图像存储于传输系统）等。
–其它辅助设备：包括、照明设备（如、）、和、、、电源系统和电安全监护器、制冷设备和空调设备、血库设备、制药机械设备等。
医疗仪器基本结构
生物医学信号特点
?信号弱
如：
被测信号幅度范围
心电（皮肤电极）50μV-5mV
脑电（头皮电极）10μV-300μV
肌电20μV-10mV
细胞电位?100μV-+200μV
视网膜电位0-1mV
眼电0.05mV-5mV
胎电信号10-50uV
生物医学信号测量属于弱信号测量范畴，具有弱信号测量的共同特点，即要求测量系统的灵敏度高、分辨力强、抑制噪声和抗干扰能力好。这一特点在生物电、生物磁信号的测量中尤为突出。
生物医学信号特点
?频率低
心音：200Hz
肌电：10kHz
心电：0.01~35Hz
脑电：1~30Hz
生物医学信号特点
由于生物体是一个复杂的非线性系统=>
?噪声强
有时噪声幅度强于实际信号幅度。
在生物医学测量中，不仅要抑制仪器系统本身的噪声，更重要的是要如何从生物体中有效地提取被测信号，是生物医学测量的重要问题。充分认识噪声的性质和特点，采取有效办法（如滤波、相关或自适应处理，改进信号耦合方法等），从人体噪声中提取有用信号。* 随机性强
时变传函=>非平稳随机信号
注:
非平稳过程μx(t)，Rx(t,t+(non-stationary process)τ) 等与t 有关指统计特征随时间变化的随机过程，
举例-心率计
提取含有心律周期的信号,
如脉搏波，心电
举例-血压计
通过传感器获得含有血压的信号，处理高压：收缩压Systolic pressure 低压：舒张压
Diastolic pressure
举例-
生物磁场计
举例-癫痫刀(伽玛刀
)
是脑电图机配了一个软件，学
术名称为：全数字化偶极子定
位、三维图像融合长程视频脑
电监测系统。是一套由普通脑
电图、24小时脑电Holter、128
导全数字化视频脑图、术中全
数字化脑电系统及偶极子定位
系统、三维图像融合系统等组
成的一套完整的癫痫术前、术
中定位和术后评估系统，是癫
痫的外科治疗的有刀设备，所
以俗称癫痫刀。
举例-
监护仪
BP:NIBP, IBP
ECG
S p O2
RESP
TEMP
PR
举例-
超声
举例-磁共振（MRI Scanner)图2-4
核磁共振成像设备
SPECT 成像系统
单光子发射断层成像(Single Photon Emission Computerized
Tomography ，SPECT)
范文三：生物医学电子学复习材料
1. 医学信号的测量特点？
幅度弱、频率低、噪声背景强、离散性大、安全限制
2. 人体电测量中两种类型的电击，及其安全阈值？
微电击10uA : 电流直接流过心脏产生的电流效应称为微电击.
宏电击 100uA : 电流加于体表而产生的电流效应称为宏电击。
3. 生物组织的电特性
静息电位，动作电位，电阻抗特性
组织电阻抗特性：血清血浆血液淋巴液胆汁脑脊髓汗液良导体；神经肌肉肝脑肾其次；结缔组织干燥皮肤脂肪骨骼不良导体；干燥的头发指甲绝缘体。以电导率σ和相对介电常数ε描述生物组织电学特性ρ=(σ+jwε0ε)
5. 体表电位：体内离子导电电流变换为检测输入电路中的电子导电
ECG:体表心电图：反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化。
源：心肌细胞自律性兴奋；幅度：10uV-4Mv （typ.1mv ）；频率：0.05-100Hz
EEG:脑电图: 反映大脑皮层的神经元的电活动，这些电活动表现为持续的节律性电位改变。
源：神经元的电活动 ；幅度：10uV-300uV ；频率：0.5-100Hz
6．生物电极：把体内离子导电电流变换为检测输入电路中的电子导电电流，是传感器的一种。
电极系统=金属+电解质溶液界面（金属液在电解液溶液中）
电极电位（半电池电位）：界面上得到电位差称为金属电极电位（绝对值）
电极的极化：电极与溶液间的界面形成的双电层以及在有电流通过时，电极—电解液界面电位发生变化。
分类：高度极化电极；不极化电极
极化：电极与电解质溶液界面形成的双电层，以及在有电流通过时，电极电解质界面电位发生的变化
电流直接加到患者的心脏上产生的电流效应成为微电击，而加于体表引起的电流效应称为宏电击
7. 电极选择原则
一. 半电池电位小，极化电位小；二. 新电极的老化处理；三. 保持电极——电解液界面的稳定，减少移动；
四. 用双电极提取人体两点间电位差时，保持两电极性能对称； 五. 使电极电压与被侧的信号分离； 六. 高输入阻抗，使输入回路电流变小。
8. 生物医学信号测量的基本条件： 弱噪声，抗干扰
生物信号测量特点：干扰大、频率低、强噪声背景、幅值低、安全限制
EMC:电子系统间，为实现不互相干扰，协调混同工作的考虑，称为电磁兼容性设计
生物信号检测干扰的三个环节：干扰源，耦合通路，敏感回路
干扰耦合途径（耦合通路环节）
1、传导耦合(经导线传播把干扰引入测试系统) ；
2、经公共阻抗耦合(测试系统内部各单元电路之间，或两种测试系统之间存在公共阻抗) ；
3、电场和磁场耦合(场源附近，场的特性决定于场源；场源远处，场的特性决定于介质) ；
4、近场感应耦合(电容性耦合p46，电感性耦合p48)
5、生物电测量中电场的容性耦合(导联线，与其他带电体分布电容；人体表面，与50Hz 电源线之间分布电容)
近场耦合原理：
一、电容性耦合：电子系统内部元件元件间以及导线元件，导线元件结构件之间都存在分布电容。一个导体上的电压或干扰成分通过分布电容使其他导体上的电位受到影响，称为电容性耦合。U 2s =|jwC /1/R + jw(C+C2) |
① R>> 1/w(C+C2) 时，U 2s =(C/C+C2)*UIS 。敏感电路所受影响与干扰源频率无关，正比于C 和C 2的电容分压比，使C 2>>C，就
能抑制干扰
② R < 1/w(c+c2)="" 时，u="" 2s="|jwRC" |*uis="" 。干扰的大小正比于c="" 、r="">
1减小C 2增大C 2(屏蔽导线) 3减小电阻R
二、电感性耦合：
U s =wBAcosθ
1远离干扰源，削弱干扰源的影响 2采用绞合线走线方式 3减小耦合通路，减小面积A 和 cos θ的值
9.E/H:场的波阻抗 Zo=376.7
远场 E/H=377 平面波 长导线
近场 E/H>377 电场特性 电容性耦合分布电容
E/H<377 磁场特性="">
10. 分布电容：除电容器外，由于电路分布而具有的电容。
11. 优良屏蔽应具备的条件：
一．屏蔽层良好接地；二. 尽量缩短中心导线暴露的长度；三。屏蔽层网编制紧密
感性：远离干扰源，减少耦合通路，要用绞合线走线方式
容性：远离干扰源，屏蔽接地，减小分布电容C （增大间距，缩小有效面积）
12. 接地的必要性：安全的保证 ， 抑制干扰的方法
安全接地：保护接地； 工作接地：设立基准
安全接地，如何做？
一． 增加保护地线：局部配线接地，零线当地线接地，增加保护地线
二． 限制事故电流：并联小电阻，串联大电阻，双层绝缘保护，过流保护，漏电断路
三． 多台设备一点接地：低电平放在近地点（串），设置母线，地线不能太长，不要绕圈
四． 患者环境等电位： 2.5m 内
原则：电源接地，保护接地，一点接地
工作接地原则：
一． 所有导线都具有一定的阻抗；二. 两个分开的接地点不是等电位的; 三. 交流电源的地线不能用作信号地线； 四. 电源线接地
线为了安全一般是一点接地方式。
1MHz 以下可以采用一点接地, 高于10MHz 时采用多点接地；在1MHz 到10MHz 范围，如用一点接地时，其地线长度不得超过波长的1/20，否则应采用多点接地.
敏感回路的接地设计
总体原则：一点接地；芯线中无干扰电流或回路为原则；
屏蔽层：单侧接地 ； 屏蔽罩：一点接地
13. 噪声：与外部干扰相区别，把测量系统内部由器件、材料、部件的物理因素产生的自然扰动
噪声的特征、性质：随机性、用统计指标描述，相关系数、功率相加
生物医学测量系统中的主要噪声（S(f) 为功率谱密度）
1/f噪声（闪烁噪声、低频噪声）：两种材料之间不完全接触，形成起伏的导电率便产生
热噪声：导体中载流子的随机热运动引起的，热噪声的谱密度与工作频率f 无关，属于白噪声
散粒噪声：半导体器件中，载流子产生与消失的随机性，使得流动着的载流子数目发生波动，时多时少，由此引起电流瞬间的时长时落，散粒噪声为白噪声
SNR ：对信号的质量，用信号幅度与噪声均方根值的比称为信噪比
噪声系数：是信号放大器引起的信号质量（信噪比）的恶化程度的量度，F=输入信噪比/输出信噪比
低噪声放大器设计的原则
1、根据噪声要求和源的性质，确定输入电路的结构形式和器件筛选；
2、根据放大倍数和电路的带宽，给第一级分配尽可能高的放大倍数；
3、选择后级电路，以不破坏总的噪声性能为依据。
4、选择外围器件：电阻阻值尽量小，金属膜；有极性电容选钽电容，无极性电容选瓷片或云母电容。
5、借助电路分析软件进行分析
放大器前置级基本要求：高输入阻抗(至少大于1M Ω，如输入阻抗不够高，低频分量小，低频失真) ；高共模抑制比；高增益；低噪声低漂移；保护电路
模拟滤波器参数：谢振频率f 0与转折频率f c ；通带增益K p ；频带宽度△f ；品质因数Q 与阻尼系数；带通增益变化量△K p 与相对变化量△K p /Kp ；滤波器参数对于元件参数变化的灵敏度S
题：带宽加倍, 对于白噪声来说其噪声功率如何变化？粉红色噪声又将如何？
白：S(f)=4KTR，U t 2=4KTR△f 粉红：S(f)=K/f，U f 2=∫f2f1 S(f)df =∫f2f1(K/f)df = K ln(1+△f/f1)
白噪声：带宽增加功率正比增加；粉红噪声：带宽增加功率增大但小于2倍
范文四：中国电子学会生物医学电子学分会 中国生物医学
2007中国生物医学工程联合学术年会 (CBME’07) 第一轮通知
为了反映生命科学、信息科学、电子科学在生物医学工程领域交叉与融合所取 得的最新成果,促进相关学者的交流与合作,提升我国生物医学工程的整体水平, 由 中国电子学会生物医学电子学分会、中国生物医学工程学会生物医学测量分会、 中国生物医学工程学会生物信息与控制分会、 中国生物医学工程学会生物医学传感 器技术分会 主办,西安交通大学承办的 2007中国生物医学工程联合年会定于 2007年 4月 20日-24日在古都西安 召开。 本次会议的宗旨是为生物医学工程领域学者提 供交流平台、 为相关学术界与工业界的人士提供交流机会,促进研究思想互通, 推 动生物医学工程发展。会议将邀请国内外知名专家和权威人士就学科前沿、最新成 果以及产业前景等方面做主题报告,举办专题研讨会,进行青年论文竞赛。接收论 文将以专著形式正式出版发行, 大会主席 韦钰院士、蒋大宗教授 及委员会诚挚邀请 您向本届年会投稿, 热诚欢迎相关领域的专家学者与研究生光临。
一、征文范围包括:
1. 生物医学信号检测与处理;
2. 生物医学成像及应用;
3. 生物医学仪器;
4. 生物医学图像处理与可视化;
5. 远程医疗与社区保健工程;
6. 生物系统建模与仿真;
7. 生物信息学与生物数据库;
8. 计算生物学与物理治疗;
9. 脑科学与神经工程;
10. 生物医学超声技术及应用; 11. 生物医学传感器与芯片技术; 12. 生物材料与微、纳米生物技术; 13. 分子电子学
14. 生物光子学 ;
15. 医疗信息系统;
16. 机器人与计算机辅助外科;
17. 核医学、放射物理及应用;
18. 生物电与生物电磁学;
19. 生物力学、 组织工程与与人工器官; 20. 临床工程与康复技术;
21. 中医药工程;
22. 生物医学工程教学;
23. 生物医学工程产业发展;
24. 其他相关内容。
二、投稿要求:
会议 录用论文将由 西安交通大学出版社以专著形式 正式出版(同时出版论文集 光盘) , 投稿方式为全文投稿方式, 每篇论文篇幅限制为 A4纸 4页 (特邀报告除外) , 来稿具体要求如下:
1. 论文内容具体,应突出作者的创新与成果,具有较重要的学术价值和应用推广 价值,未在国内外公开发行的刊物或会议上发表或宣读过;
2. 来稿请按附件格式要求用 WORD 撰写排版。 请在文末注明作者/通讯作者的姓名、 单位、通讯地址及电子邮件。参加青年论文竞赛的作者请在首页第一行打印:青年论文参赛论文(参赛作者需为第一作者,年龄应在 35岁下) ;
3. 来稿请注明论文所属征文范围中的类别 1至 2个;
4. 本届会议采用电子投稿方式,所有来稿请通过电子邮件发送,并附作者联系方 式;
5. 具体格式要求: 标题——四号黑体,居中;作者——宋体小五号,居中;单位、 地址——宋体小五号,居中;论文摘要及正文内容——宋体五号;文内标题:小四宋体。
三、 征稿截止日期:2007年 1月 31日
四、联系方式:
联系人及联系电话:张建保 029-82665942 13991883389
卢 虹 冰 029-84774837 13572116125
徐 进 029-82668664 13186115651
电子邮件:cbme2007@mail.xjtu.edu.cn
通讯地址:西安市咸宁西路 28号西安交通大学生命科学与技术学院 邮编:710049 欢迎国内外专家学者、 研究生及相关企业积极参会, 共商我国生物医学工程的发展!
CBME 联合年会筹备组
2006年 9月 28日
古城西安简介
西安古称长安,是丝绸之路的起点。同意大利的罗马、希腊的雅典、土耳其 的伊斯坦布尔并称为“世界四大古都”。作为华夏文明的发源地,古城西安有 着 悠 久 的 历 史 和 灿 烂 的 文 化 ,它 曾 是 中 国 古 代 十 三 个 封 建 王 朝 的 首 府 ,包括 西周、秦、汉、隋、唐等等。作为古代的政治文化中心,西安有着异常丰富 的历史文化遗产。
城区的著名旅游景点有西安古城墙、钟楼、鼓楼、大雁塔、小雁塔、碑 林、陕西省历史博物馆等,以及新建的曲江旅游区、大唐芙蓉园等。秦砖汉 瓦、暮鼓晨钟,古老西安特有的神韵风姿,令人无限向往!
西安周边地区的主要景点有秦始皇兵马俑、 乾陵、 黄帝陵、 半坡村遗址、 华清池、骊山风景区、法门寺等等,其中秦始皇兵马俑是世界八大文化遗产 之一。著名的五大名山之一“西岳华山”及南北屏障秦岭的最高峰太白山, 距离西安仅有 120公里。
欲了解古城西安的更多信息,请参考西安市旅游局官方网站:
http://www.xian-tourism.com/
范文五：生物医学电子学实验课程设计剖析
生物医学电子学实验课程设计
*#周宇，崔玉军，王佩瑶，刘嘉玥，林启航，郑政
(上海理工大学 医疗器械与食品学院，上海 200093)
摘要:为了加强对生物医学工程专业本科生的电子工程技术训练，对该专业的生物医学电子
学实验进行课程设计。选取生物电位放大器作为实验主题，突出专业特色;实验中，要求学
生将基于电子设计自动化软件的设计仿真和实践操作相结合，完成生物电位放大器的设计工
作、验证其功能、并对其重要性能进行测量;该实验安排在理论课早期集中精力完成，以提
升学习效果。实践表明，学生经过生物医学电子学实验的训练，对电子工程技术中不同手段
的特点有了更深刻的体会，对生物电位放大器的原理和性能有了更深入的理解。因此，该实
验的课程设计是成功的，有助于帮助学生提高学习兴趣、纠正学习方法，今后将沿此方向继
续推进。
关键词:生物医学工程 生物医学电子学 生物电位放大器 电子设计自动化
中图分类号:R318.6
The Design of Biomedical Electronics Experiments
Zhou Yu, Yujun Cui, Peiyao Wang, Jiayue Liu, Qihang Lin, Zheng Zheng
(School of medical instrument and food engineering, University of Shanghai for Science and
Technology, Shanghai, 200093, China)
Abstract: In order to strengthen the electronic engineering technology training for Biomedical Engineering students, the Biomedical Electronics experiment course was designed for the students. To highlight the major characteristics ,the biological potential amplifier was selected as the experiment subject; In the experiment, student will be required to combine the simulation based on the electronic design automation software and practical operation to complete the design work of the biological potential amplifier, verify its function, and measure its important performance; The experiment was arranged in the early stage of the theoretical courses to focus on the completion of the study to enhance the learning effect. Practice shows that the students have a more depth understanding of the characteristics of different methods in electronic engineering technology through the training of biomedical electronics experiments. Therefore, the curriculum design of the experiment is successful, it helps students improve their learning interests, helping students learn methods. Thus, it will be continued to advance along this direction in the future.
Key words: Biomedical Engineering; Biomedical Electronics; Biological potential amplifier
Design automation
1
引言
1 # 通讯作者:郑政，zhouyu@usst.edu.cn;
* 作者简介:周宇(1980 - )，男，江苏，博士研究生，讲师，医学电子学。Tel: 18021042556; Email:
zhouyu_working@163.com
教改项目:本研究由“上海理工大学‘精品本科’系列研究项目”专项资助。
生物医学工程专业是一个非常具有发展前景的专业，涉及多种学科和技术，具有很强的综合性[1-3];但与此同时，该专业的本科生培养工作也具有很高的难度，原因就在于学生学习的内容多而不精，在择业时常常无法体现出能力优势。因此，从培养生物医学工程专业本科生的角度而言，应该在对学生进行综合素质培养的同时、加强特定专业技能的训练，比如电子工程技术、机械设计技术等，为学生的就业和继续深造打下良好的专业基础[4-6]。
医学电子仪器方式是上海理工大学生物医学工程专业的一个重要方向，在课程设置上，专注于培养学生的电子工程技术[7, 8]。这其中，生物医学电子学[9, 10]是生物医学工程专业的重要专业课程之一，其教学目的是让学生掌握医学电子仪器中带有共性的电子器件、电子线路及电子学设计方法，因此是引导学生学习将电子工程技术应用于生物医学工程专业的重要环节。生物医学电子学实验是该课程的配套实验，目的是在于通过有代表性的实验课题，引导学生学以致用、将课堂内容融会贯通于实践之中。因此，生物医学电子学实验是生物医学工程专业的一门重要实验，需要进行慎重的实验选题、认真的实验设计和细致的实验安排。为此，进行了相关的课程设计和实践工作，详述如下。
课程设计思想
上海理工大学生物医学工程专业的生物医学电子学实验被安排于第五学期，和生物医学电子学理论课平行设置。此前，学生已经通过电路原理、模拟电子技术基础、数字电子技术基础和电子技术技能训练等课程的培养，具备了一定的电子工程技术基础。生物医学电子学实验的总课时为16学时，在有限的课时内，让学生得到最大程度的专业训练，具有一定难度。在此背景下，展开生物医学电子学实验的课程设计工作。
首先要解决的问题是实验选题。生物医学电子学实验的选题，应该能够突出生物医学电子学的特色，具有代表性。经过研究，多个生物医学电子学的相关教材中，都将生物电位放大器(Biopotential Amplifier)，即仪表放大器(instrumentation amplifier)，放在了相当重要的位置上[11-13]。生物电位放大器，是用于放大心电、肌电和脑电等信号的专用放大器;这些信号具有的特点包括:由生物体内的电活动产生、属于微弱的差分信号、非常容易被更加强烈的共模噪声淹没;而生物电位放大器具有很好的共模抑止特性，最适于放大这些存在于强烈共模噪声背景下的微弱差分信号[14];因此，生物电位放大器在生物医学电子学中占有重要地位，非常具有代表性。模拟电子技术基础课程中不会涉及到生物电位放大器，所涉及到的最相关的内容是运算放大器，而生物电位放大器是在运算放大器的基础上设计而成的。因此，以生物电位放大器为主题开展生物医学电子学实验，不仅具有代表性，而且能够引导学生在前期的课程基础上有所提高。
其次要解决的问题是实验设计。围绕生物电位放大器这个主题开展实验设计工作，需要使实验具有一定深度，能够让学生举一反三，但同时又要保证大部分同学有能力在限定的课时内完成任务。经过反复论证设计，最终决定生物电位放大器相关实验由两部分组成:基于电子设计自动化(Electronic design automation, EDA)软件的设计仿真实验和动手实践实验。在第一部分实验中:学生基于LM324[15]完成生物电位放大器的设计工作;仿真验证设计结果;仿真测试其差模增益幅频响应曲线、共模增益幅频响应曲线和共模抑止比对频率的响应曲线[16]。在第二部分实验中:学生在面包板上动手搭建生物电位放大器;并在实验室中，使用各种设备测试差模增益幅频响应曲线和共模增益幅频响应曲线;计算共模抑止比对频率的响应曲线。上述实验设计的基础是:学生在前期的电路原理、模拟电子技术基础和数字电子技术基础课程的相关实验中，已经具备了一定的动手实践能力;在前期的电子技术技能训练课程中，已经具备了一定的基于EDA软件的电路设计和仿真能力。上述实验设计的优点在于:通过设计仿真工作，让同学们尽快掌握生物电位放大器的原理，建立实验信心，同时，基于EDA软件开展电路工作，符合发展趋势[17];通过设计仿真和动手实践相结合，互为验证，比较差异，容易引发思考，更加深刻的体会电子工程技术中不同手段的特点;对生物电位放大器的重要参数进行仿真、测量和总结，有利于学生们在更深地程度上掌握生物电位放大器，并利用类似方法，尽快掌握其它的集成电路芯片;实验设计有焦点，但实验量可控，适于学生们在一定时间内集中精力完成。
最后要解决的问题是实验安排。由于生物医学电子学实验是生物医学电子学理论课程的配套实验，因此在进度安排上必须要统筹考虑;此外，实验设计决定了生物医学电子学实验适宜集中精力完成，而不是分散到每周进行，集中完成实验能够取得更好的效果。为此，在生物医学电子学理论课程中，生物电位放大器相关内容被安排在课程的早期进行讲解;紧随其后，利用课余和周末时间，在一周内完成生物医学电子学实验。这样安排的好处是:学生能够在课程的开始阶段，就体会到了如何将理论应用于实际，引发学习兴趣;同时，实验中遇到问题时引起的反思和成功时总结的经验，能够为后续的理论课程学习提供有益的指导。
实验内容展示
下面以一位学生的实验情况为例，说明课程设计效果。
1) 生物电位放大器的设计和仿真:
a) 生物电位放大器的设计:基于lm324设计一个基于三运放的仪表放大器，用于生物
电位测量。
仿真电路原理图:
VCC
3U1APARAMETERS:114+V-V+R1R21V+OUT10k10k2-R3VCCVCCLM324+Vdm/224kVEEVOFF = 0VAMPL = 5m10U1CVCC114FREQ = 18+V-V+12Vdc8VoutOUT9RgV-{Rg}LM3240VEEVcmVOFF = 0VEEVAMPL = 500m-Vdm/2VEEFREQ = 50VOFF = 012VdcVAMPL = 5mFREQ = 18R4624k-R5R607VEEOUT10k10k5411V+V-+0LM324V-VCCU1B
1 R2与R5 R6都选用10KΩ的电阻，R3 R4 选仿真过程及选用的材料:连接电路，R
用24K的电阻，这样通过Rg换用不同阻值的电阻，让差模增益改变，分别是大约是1
倍(接成跟随器)，10倍(Rg=5.6k)，100倍(Rg=470)，1000倍(Rg=47)，仿真出各
组差模共模增益及计算CMRR。
增益公式:A = (2*R3/Rg+1)*R2/R1;
(设计过程、增益公式、电路图，参考2)用到的材料)
b) 对所设计的生物电位放大器进行仿真，验证其功能:
(模拟心电信号输入，添加共模增益，看输出的信号和放大倍数，参考2)用到的
材料)
心电信号选用10mV的交流信号模拟;共模增益选用500mV的交流信号模拟下图是Rg
选用5.6kΩ时输出信号的的差模增益、共模增益。
100mV
50mV
0V
-50mV
-100mV0s50ms100ms150ms200ms250ms300ms350ms400ms450ms500msV(VD)V(+Vdm/2:+,-Vdm/2:-) Time
Figure 1差模信号的放大倍数
由此图可知输入信号的差模分量为实线表示的为10mV，输出信号为虚线表示为100mV，共模信号的500mV被完全抑制。证明此系统具有很强的抑制共模放大差模的能力。 c) 对所设计的生物电位放大器进行仿真，测量其性能:
(测量差模增益幅频响应、共模增益幅频响应和共模抑止比对频率的响应) 80
60
40
20
-0
-20
-40
-60100mHz1.0Hz10Hz100Hz1.0KHz10KHz100KHz1.0MHz10MHz20* LOG10(V(Vout)/10m) Frequency
Figure 2差模增益幅频响应曲线
此图中从上到下的短划线、虚线、点划线、实线分别代表放大1000倍、100倍、10倍和1倍所选用的电阻Rg分别是47Ω、470Ω、5.6kΩ、和无穷大电阻;由此图可见放大倍数越小时的幅频响应越不易失真，放大1000倍时在1khz左右就开始失真，放大100倍时在10khz左右开始失真，放大10倍时在100khz左右开始失真，而放大1倍时在1Mhz左右才开始失真。
-54
-56
-58
-60
-62
-64
-66
-68
-70100mHz1.0Hz10Hz100Hz1.0KHz10KHz100KHz1.0MHz10MHz20* LOG10(V(Vc)/500m) Frequency
Figure 3共模增益幅频响应曲线 140
120
100
80
60
40
20100mHz1.0Hz10Hz100Hz1.0KHz10KHz100KHz1.0MHz10MHz20* LOG10(V(Vout)/10m)-20* LOG10(V(Vc)/500m) Frequency
Figure 4CMRR共模抑制比与频率的曲线
2) 生物电位放大器的实践
(面包板(1块)、lm324(2片)、电阻10k(16个)、电阻24k(8个)、电阻5.6k
(4个)、电阻470(4个)、电阻47(4个)、导线(2米))
3) 实验分析
(对生物电位放大器的理解，仿真的优势，差异产生的原因…)
1.随着频率的升高，CMRR随之降低。
2.差模增益在一定频率范围之内保持恒定，共模增益理论上为零，由于测量方法以及元器件参数的不匹配可能导致了较高的共模增益，同时随着频率的上升也会有所上升导致CMRR的下降。
3.另外由于增益带宽积恒定，随着增益的升高，半功率点(截止频率)会有相对的下降。
结论
为了避免生物医学工程专业本科生培养博而不精的问题，在对学生进行综合素质培养的同时，应该加强特定专业技能的训练;上海理工大学生物医学工程专业医学电子仪器方向在课程设置上专注于培养学生的电子工程技术;生物医学电子学实验作为该专业的重要课程生物医学电子学的配套实验，在引导学生“入门”、引发专业兴趣等方面，具有重要作用;为此，对该实验进行了相关的课程设计工作。在实验选题上，以生物电位放大器为核心，突出了生物医学电子学的特色，具有代表性;在实验设计上，设计仿真与动手实践相结合，完成对生物电位放大器的设计、验证和性能检测，不仅能够深刻体会电子工程技术中不同手段的特点，也能够深入理解生物电位放大器，做到举一反三、触类旁通;在实验安排上，与生物医学电子学理论课程相配合，在课程早期集中精力完成，引导学生学以致用，提高学习兴趣，纠正学习方法。实践表明，通过生物医学电子学实验的训练，学生对专业的认知程度、对技术的理解程度和对知识的掌握程度，都得到了提升，这些能力的加强有助于学生对其它专业课程的学习和掌握。因此，该实验的课程设计是成功的，今后将沿此方向继续推进。
参考文献
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http://www.ti.com/product/lm324.
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古今名言
敏而好学，不耻下问——孔子
业精于勤，荒于嬉;行成于思，毁于随——韩愈
兴于《诗》，立于礼，成于乐——孔子
己所不欲，勿施于人——孔子
读书破万卷，下笔如有神——杜甫
读书有三到，谓心到，眼到，口到——朱熹
立身以立学为先，立学以读书为本——欧阳修
读万卷书，行万里路——刘彝
黑发不知勤学早，白首方悔读书迟——颜真卿
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书犹药也，善读之可以医愚——刘向
莫等闲，白了少年头，空悲切——岳飞
发奋识遍天下字，立志读尽人间书——苏轼
鸟欲高飞先振翅，人求上进先读书——李苦禅
立志宜思真品格，读书须尽苦功夫——阮元
非淡泊无以明志，非宁静无以致远——诸葛亮
熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟——孙洙《唐诗三百首序》
书到用时方恨少，事非经过不知难——陆游
问渠那得清如许，为有源头活水来——朱熹
旧书不厌百回读，熟读精思子自知——苏轼
书痴者文必工，艺痴者技必良——蒲松龄
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