Annotation Design and Development of Medical Electronic Instrumentation fills a gap in the existing medical electronic devices literature by providing background and examples of how medical instrumentation is actually designed and tested. The book includes practical examples and projects, including working schematics, ranging in difficulty from simple biopotential amplifiers to computer-controlled defibrillators. Covering every stage of the development process, the book provides complete coverage of the practical aspects of amplifying, processing, simulating and evoking biopotentials. In addition, two chapters address the issue of safety in the development of electronic medical devices, and providing valuable insider advice

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Design and Development of Medical Electronic Instrumentation : A Practical Perspective of the Design, Construction, and Test of Medical Devices

(美)David Prutchi, (美)Michael Norris著 ; 封洲燕译; 普鲁特切; 诺里斯; 封洲燕

Prutchi, David, Norris, Michael

(美)普鲁特切等著

作者

Wiley-Interscience Imprint ; John Wiley & Sons, Incorporated

Jossey-Bass, Incorporated Publishers

WILEY COMPUTING Publisher

Stationery Office Books

The Stationery Office

China Machine Press

Guo ji xin xi gong cheng xian jin ji shu yi cong, Beijing, 2011

John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, N.J., 2005

United Kingdom and Ireland, United Kingdom

United States, United States of America

国际信息工程先进技术译丛, Di 1 ban, Beijing, 2011

China, People's Republic, China

Hoboken, Nov. 2004

November 22, 2004

1, PS, 2004

producers:
生产者

Bookmarks: p1 (p1): 第1章 生物电放大器
p2 (p4): 1.1 弱极化体表电极
p3 (p6): 1.2 单端生物电放大器
p4 (p8): 1.3 电极的超高输入阻抗缓冲器阵列
p5 (p11): 1.4 不用导电膏的生物电测量电极
p6 (p17): 1.5 单端生物电放大器阵列
p7 (p20): 1.6 人体电压驱动法
p8 (p24): 1.7 差动放大器
p9 (p25): 1.7.1 简单生物电差动放大器
p10 (p29): 1.8 仪表放大器
p11 (p30): 1.8.1 普通生物电仪表放大器
p12 (p33): 1.8.2 开关电容生物电仪表放大器
p13 (p43): 参考文献
p14 (p44): 第2章 生物电放大器通频带的选择
p15 (p46): 2.1 宽带生物电放大器
p16 (p49): 2.2 去直流生物电放大器
p17 (p51): 2.3 交流耦合生物电前置放大器
p18 (p52): 2.4 自举式交流耦合生物电仪表放大器
p19 (p54): 2.5 无源滤波器
p20 (p63): 2.6 有源滤波器
p21 (p74): 2.7 50/60Hz陷波滤波器
p22 (p77): 2.8 消谐器
p23 (p81): 2.9 开关电容滤波器
p24 (p86): 2.10 斜率限制器
p25 (p89): 2.11 具备起搏脉冲检测和伪迹去除功能的心电图放大器
p26 (p93): 2.12 带过载检测电路的放大器
p27 (p101): 参考文献
p28 (p102): 第3章 医疗仪器的安全性设计
p29 (p102): 3.1 电击的防护标准
p30 (p106): 3.2 漏电流
p31 (p107): 3.3 差动心电图隔离放大器设计实例
p32 (p111): 3.4 独立的模拟信号隔离器
p33 (p114): 3.5 三端隔离放大器
p34 (p116): 3.6 光耦式模拟信号隔离器
p35 (p120): 3.7 光耦式线性模拟信号隔离器
p36 (p125): 3.8 数字信号隔离器
p37 (p128): 3.9 隔离式模数转换器的控制软件
p38 (p130): 3.10 隔离式模拟信号多路切换器
p39 (p133): 3.11 电源
p40 (p134): 3.12 其他安全防护措施
p41 (p135): 3.13 符合性测试
p42 (p136): 3.13.1 接地完整性
p43 (p138): 3.13.2 漏电流和人体附属电流的测量
p44 (p141): 3.13.3 万能微安表
p45 (p147): 3.13.4 耐压测试
p46 (p152): 3.13.5 其他危险性测试
p47 (p153): 3.14 结束语
p48 (p153): 参考文献
p49 (p154): 第4章 电磁兼容性与医疗仪器
p50 (p155): 4.1 医疗仪器发射的干扰
p51 (p156): 4.2 数字电路的辐射发射
p52 (p161): 4.3 电磁场
p53 (p166): 4.4 电场和磁场的近场区探测
p54 (p168): 4.5 自制频谱分析仪
p55 (p175): 4.6 传导发射
p56 (p178): 4.7 电磁干扰的敏感性测试
p57 (p180): 4.7.1 静电放电的敏感性测试
p58 (p185): 4.7.2 辐射性电磁干扰的敏感性测试
p59 (p190): 4.7.3 传导性电磁干扰的敏感性测试
p60 (p191): 4.7.4 电力线快速瞬变干扰的敏感性测试
p61 (p192): 4.7.5 电力线高能瞬变干扰的敏感性测试
p62 (p194): 4.7.6 电力线电压暂降、中断和变化的敏感性测试
p63 (p195): 4.7.7 磁场的敏感性测试
p64 (p197): 4.8 设计经验和补救措施
p65 (p198): 4.8.1 屏蔽
p66 (p199): 4.8.2 信号线的实际带宽
p67 (p201): 4.8.3 PCB布局的注意事项
p68 (p202): 4.8.4 PCB走线的传输线模型
p69 (p203): 4.8.5 脉冲反射与终端匹配技术
p70 (p205): 4.8.6 并行传输的时序偏差与走线的等长要求
p71 (p206): 4.8.7 串扰及其易感通路
p72 (p207): 4.8.8 电路板性能分析
p73 (p208): 4.8.9 测试时的补救措施
p74 (p210): 4.9 结束语
p75 (p211): 参考文献
p76 (p213): 第5章 信号调理、数据采集与频谱分析
p77 (p214): 5.1 通用型传感器接口
p78 (p217): 5.1.1 A/D转换器
p79 (p222): 5.1.2 信号调理
p80 (p224): 5.1.3 D/A转换器
p81 (p226): 5.1.4 电流源
p82 (p228): 5.1.5 数字I/O口
p83 (p228): 5.1.6 通用传感器接口的制作
p84 (p228): 5.1.7 通用传感器接口的软件
p85 (p231): 5.1.8 传感器信号调理
p86 (p234): 5.2 采样率与奈奎斯特定理
p87 (p237): 5.3 PC的数据采集卡
p88 (p239): 5.3.1 将声卡变成直流耦合精密A/D转换器
p89 (p246): 5.4 频谱分析
p90 (p247): 5.4.1 FFT与功率谱密度
p91 (p247): 5.4.2 FFT隐含的缺陷
p92 (p250): 5.4.3 补零FFT
p93 (p250): 5.4.4 经典谱估计方法
p94 (p251): 5.4.5 高分辨率谱估计方法
p95 (p254): 5.4.6 谱估计算法的实现
p96 (p255): 5.4.7 阵列信号的处理方法
p97 (p258): 5.4.8 有关谱估计的补充说明
p98 (p260): 参考文献
p99 (p261): 第6章 用于刺激、测试和校准的各种信号源
p100 (p264): 6.1 任意波形模拟信号发生器
p101 (p268): 6.2 模拟信号波形的数字发生器
p102 (p268): 6.2.1 直接数字合成器
p103 (p272): 6.3 数字化任意波形发生器的基本原理
p104 (p274): 6.3.1 PC可编程的任意波形发生器
p105 (p280): 6.3.2 任意波形数据的创建
p106 (p285): 6.3.3 利用PC的声卡制作任意波形发生器（ARB）
p107 (p287): 6.3.4 将声卡变成精密直流耦合任意波形发生器（ARB）
p108 (p291): 6.4 自适应模拟器
p109 (p302): 6.4.1 心脏仿真器的固件
p110 (p304): 6.4.2 无线电发射装置引发的问题
p111 (p308): 6.4.3 物理仿真模型
p112 (p318): 6.5 逼真的生理信号发生源
p113 (p319): 参考文献
p114 (p321): 第7章 可兴奋组织的刺激
p115 (p324): 7.1 细胞外刺激
p116 (p328): 7.2 电刺激的临床应用
p117 (p334): 7.3 神经和肌肉的直接电刺激
p118 (p334): 7.3.1 电容放电刺激器
p119 (p337): 7.3.2 恒流源刺激器
p120 (p341): 7.3.3 运算放大器桥接电路刺激器
p121 (p344): 7.3.4 植入式电极的电荷传输
p122 (p351): 7.3.5 神经肌肉电刺激
p123 (p355): 7.3.6 经皮神经电刺激
p124 (p359): 7.3.7 干扰刺激
p125 (p362): 7.3.8 经皮电刺激的常规安全措施及禁忌
p126 (p363): 7.4 磁刺激
p127 (p365): 7.4.1 磁刺激的感应电场
p128 (p365): 7.4.2 磁刺激器的设计
p129 (p371): 7.4.3 磁刺激器刺激线圈的设计
p130 (p372): 7.4.4 磁刺激器产品及其应用
p131 (p374): 7.4.5 磁刺激的安全性
p132 (p374): 7.5 其他临床电刺激应用
p133 (p374): 7.5.1 电刀和射频消融
p134 (p376): 7.5.2 离子电渗疗法
p135 (p377): 7.5.3 心脏收缩调节
p136 (p378): 7.5.4 骨生长刺激器
p137 (p379): 7.5.5 慢性创口愈合的电刺激治疗
p138 (p380): 7.5.6 电穿孔疗法
p139 (p381): 7.5.7 电化学疗法
p140 (p382): 7.5.8 利用纳秒脉冲电场诱导细胞凋亡
p141 (p383): 7.5.9 栓塞治疗法
p142 (p383): 7.5.10 微电流刺激和其他能量疗法
p143 (p384): 参考文献
p144 (p387): 第8章 心脏起搏与除颤
p145 (p389): 8.1 心动过缓
p146 (p390): 8.2 早期的心脏起搏器
p147 (p391): 8.2.1 起搏器的状态机
p148 (p396): 8.3 可编程心脏起搏器
p149 (p398): 8.4 植入器械的通信方式
p150 (p399): 8.5 体外VVI起搏器
p151 (p404): 8.5.1 VVI心脏起搏器的固件
p152 (p409): 8.6 器件的功耗
p153 (p410): 8.7 软件测试
p154 (p411): 8.8 频率适应性起搏
p155 (p412): 8.9 阻抗测量技术
p156 (p420): 8.10 心内阻抗传感器
p157 (p432): 8.11 经皮起搏
p158 (p433): 8.12 室性心律失常
p159 (p434): 8.13 除颤
p160 (p434): 8.13.1 基本除颤器
p161 (p437): 8.13.2 植入式心律转复除颤器
p162 (p439): 8.14 除颤器样机设计
p163 (p443): 8.14.1 电源电路
p164 (p445): 8.14.2 高压电容充电器
p165 (p447): 8.14.3 储能电容
p166 (p447): 8.14.4 开关器件
p167 (p449): 8.14.5 隔离放大器
p168 (p451): 8.14.6 除颤器样机的微处理器
p169 (p454): 8.14.7 D/A转换器和A/D转换器
p170 (p455): 8.14.8 电气隔离的手动模式按钮
p171 (p455): 8.14.9 导联阻抗的测量电路
p172 (p459): 8.14.10 除颤器样机的固件
p173 (p462): 8.15 心脏颤动仪
p174 (p464): 8.16 结束语
p175 (p465): 参考文献
p176 (p466): 后记
p177 (p473): 附录
p178 (p473): 附录A 材料及元器件供应商的联系方式和网址
p179 (p477): 附录B 本书ftp网站上提供的软件

科目
关键字
医疗电子仪器的设计与开发:医疗仪器设计、制作和测试的实用技术 1
前折页 2
书名页 3
版权页 4
译者序 5
前言 7
声明 10
原书作者简介 11
目录 12
第1章 生物电放大器 19
1.1 弱极化体表电极 22
1.2 单端生物电放大器 24
1.3 电极的超高输入阻抗缓冲器阵列 26
1.4 不用导电膏的生物电测量电极 29
1.5 单端生物电放大器阵列 35
1.6 人体电压驱动法 38
1.7 差动放大器 42
1.7.1 简单生物电差动放大器 43
1.8 仪表放大器 47
1.8.1 普通生物电仪表放大器 48
1.8.2 开关电容生物电仪表放大器 53
参考文献 61
第2章 生物电放大器通频带的选择 62
2.1 宽带生物电放大器 64
2.2 去直流生物电放大器 67
2.3 交流耦合生物电前置放大器 69
2.4 自举式交流耦合生物电仪表放大器 70
2.5 无源滤波器 72
2.6 有源滤波器 81
2.7 50/60Hz陷波滤波器 89
2.8 消谐器 95
2.9 开关电容滤波器 99
2.10 斜率限制器 104
2.11 具备起搏脉冲检测和伪迹去除功能的心电图放大器 107
2.12 带过载检测电路的放大器 111
参考文献 119
第3章 医疗仪器的安全性设计 120
3.1 电击的防护标准 120
3.2 漏电流 124
3.3 差动心电图隔离放大器设计实例 125
3.4 独立的模拟信号隔离器 129
3.5 三端隔离放大器 132
3.6 光耦式模拟信号隔离器 134
3.7 光耦式线性模拟信号隔离器 138
3.8 数字信号隔离器 143
3.9 隔离式模数转换器的控制软件 146
3.10 隔离式模拟信号多路切换器 148
3.11 电源 151
3.12 其他安全防护措施 152
3.13 符合性测试 153
3.13.1 接地完整性 154
3.13.2 漏电流和人体附属电流的测量 156
3.13.3 万能微安表 159
3.13.4 耐压测试 165
3.13.5 其他危险性测试 170
3.14 结束语 171
参考文献 171
第4章 电磁兼容性与医疗仪器 172
4.1 医疗仪器发射的干扰 173
4.2 数字电路的辐射发射 174
4.3 电磁场 179
4.4 电场和磁场的近场区探测 184
4.5 自制频谱分析仪 186
4.6 传导发射 193
4.7 电磁干扰的敏感性测试 196
4.7.1 静电放电的敏感性测试 198
4.7.2 辐射性电磁干扰的敏感性测试 203
4.7.3 传导性电磁干扰的敏感性测试 208
4.7.4 电力线快速瞬变干扰的敏感性测试 209
4.7.5 电力线高能瞬变干扰的敏感性测试 210
4.7.6 电力线电压暂降、中断和变化的敏感性测试 212
4.7.7 磁场的敏感性测试 213
4.8 设计经验和补救措施 215
4.8.1 屏蔽 216
4.8.2 信号线的实际带宽 217
4.8.3 PCB布局的注意事项 219
4.8.4 PCB走线的传输线模型 220
4.8.5 脉冲反射与终端匹配技术 221
4.8.6 并行传输的时序偏差与走线的等长要求 223
4.8.7 串扰及其易感通路 224
4.8.8 电路板性能分析 225
4.8.9 测试时的补救措施 226
4.9 结束语 228
参考文献 229
第5章 信号调理、数据采集与频谱分析 231
5.1 通用型传感器接口 232
5.1.1 A/D转换器 235
5.1.2 信号调理 240
5.1.3 D/A转换器 242
5.1.4 电流源 244
5.1.5 数字I/O口 246
5.1.6 通用传感器接口的制作 246
5.1.7 通用传感器接口的软件 246
5.1.8 传感器信号调理 249
5.2 采样率与奈奎斯特定理 252
5.3 PC的数据采集卡 255
5.3.1 将声卡变成直流耦合精密A/D转换器 257
5.4 频谱分析 264
5.4.1 FFT与功率谱密度 265
5.4.2 FFT隐含的缺陷 265
5.4.3 补零FFT 268
5.4.4 经典谱估计方法 268
5.4.5 高分辨率谱估计方法 269
5.4.6 谱估计算法的实现 272
5.4.7 阵列信号的处理方法 273
5.4.8 有关谱估计的补充说明 276
参考文献 278
第6章 用于刺激、测试和校准的各种信号源 279
6.1 任意波形模拟信号发生器 282
6.2 模拟信号波形的数字发生器 286
6.2.1 直接数字合成器 286
6.3 数字化任意波形发生器的基本原理 290
6.3.1 PC可编程的任意波形发生器 292
6.3.2 任意波形数据的创建 298
6.3.3 利用PC的声卡制作任意波形发生器(ARB) 303
6.3.4 将声卡变成精密直流耦合任意波形发生器(ARB) 305
6.4 自适应模拟器 309
6.4.1 心脏仿真器的固件 320
6.4.2 无线电发射装置引发的问题 322
6.4.3 物理仿真模型 326
6.5 逼真的生理信号发生源 336
参考文献 337
第7章 可兴奋组织的刺激 339
7.1 细胞外刺激 342
7.2 电刺激的临床应用 346
7.3 神经和肌肉的直接电刺激 352
7.3.1 电容放电刺激器 352
7.3.2 恒流源刺激器 355
7.3.3 运算放大器桥接电路刺激器 359
7.3.4 植入式电极的电荷传输 362
7.3.5 神经肌肉电刺激 369
7.3.6 经皮神经电刺激 373
7.3.7 干扰刺激 377
7.3.8 经皮电刺激的常规安全措施及禁忌 380
7.4 磁刺激 381
7.4.1 磁刺激的感应电场 383
7.4.2 磁刺激器的设计 383
7.4.3 磁刺激器刺激线圈的设计 389
7.4.4 磁刺激器产品及其应用 390
7.4.5 磁刺激的安全性 392
7.5 其他临床电刺激应用 392
7.5.1 电刀和射频消融 392
7.5.2 离子电渗疗法 394
7.5.3 心脏收缩调节 395
7.5.4 骨生长刺激器 396
7.5.5 慢性创口愈合的电刺激治疗 397
7.5.6 电穿孔疗法 398
7.5.7 电化学疗法 399
7.5.8 利用纳秒脉冲电场诱导细胞凋亡 400
7.5.9 栓塞治疗法 401
7.5.10 微电流刺激和其他能量疗法 401
参考文献 402
第8章 心脏起搏与除颤 405
8.1 心动过缓 407
8.2 早期的心脏起搏器 408
8.2.1 起搏器的状态机 409
8.3 可编程心脏起搏器 414
8.4 植入器械的通信方式 416
8.5 体外VVI起搏器 417
8.5.1 VVI心脏起搏器的固件 422
8.6 器件的功耗 427
8.7 软件测试 428
8.8 频率适应性起搏 429
8.9 阻抗测量技术 430
8.10 心内阻抗传感器 438
8.11 经皮起搏 450
8.12 室性心律失常 451
8.13 除颤 452
8.13.1 基本除颤器 452
8.13.2 植入式心律转复除颤器 455
8.14 除颤器样机设计 457
8.14.1 电源电路 461
8.14.2 高压电容充电器 463
8.14.3 储能电容 465
8.14.4 开关器件 465
8.14.5 隔离放大器 467
8.14.6 除颤器样机的微处理器 469
8.14.7 D/A转换器和A/D转换器 472
8.14.8 电气隔离的手动模式按钮 473
8.14.9 导联阻抗的测量电路 473
8.14.10 除颤器样机的固件 477
8.15 心脏颤动仪 480
8.16 结束语 482
参考文献 483
后记 484
附录 491
附录A 材料及元器件供应商的联系方式和网址 491
附录B 本书ftp网站上提供的软件 495
后折页 502

<p>intending Their Work As A Supplement To The Existing Literature On Medical Device Design, Prutchi And Norris (the Vice President Of Product Development And A Senior Electronics Engineer, Respectively, For Impulse Dynamics, A Netherlands-based Company Focused On The Development Of Electrical Therapies For The Treatment Of Heart Failure, Obesity And Diabetes) Provide Tested Examples Of Medical Device Projects, Along With Pertinent Background, In Order To Demonstrate The Practical Aspects Of Medical Device Design And Testing. They Describe The Development Of Biopotential Amplifiers, Filtering Of Biopotential Signals, Safety Considerations In The Design Of Prototypes, International Regulations Regarding Electromagnetic Compatibility, Physiological Smart Sensors, Artificial Signal Sources, Principles And Clinical Applications Of Electrical Stimulation Of Excitable Tissues, Cardiac Pacing And Defibrillation, And An Engineer's Perspective On Bringing A Device To Market. The Project Descriptions Assume An Understanding Of Circuit Design, Electronic Prototype Construction, And Basic Physiology. Annotation &copy;2004 Book News, Inc., Portland, Or</p>

"This book provides a practical approach that enables readers to learn the design of medical electronic-devices through the analysis of specific projects. Walking you through the building blocks of implementing medical devices, Design and Development of Medical Electronic Instrumentation addresses the practical aspects of amplifying, processing, simulating, and evoking biopotentials. It provides real-world projects that range from simple biopotential amplifiers all the way to a computer-controlled defibrillator. Anyone with a basic understanding of circuit design and electrical engineering mathematics and experience in electronic prototype construction will find these projects accessible."

The authors help the reader uncover the secrets of building practical electronic medical devices. Their book explores the building blocks for the design and development of new instrumentation. It addresses the practical aspects of amplifying, processing, simulating, and evoking biopotentials.

In general, signals resulting from physiological activity have very small amplitudes and must therefore be amplified before their processing and display can be accomplished.

本书主要内容有: 生物电放大器和滤波器的设计, 仪器的安全性和电磁兼容性设计, 传感器接口和信号采集系统的设计, 仿真信号发生器的设计, 电刺激器的临床应用和设计, 心脏起搏器和除颤器的设计

本书详细介绍了医疗电子仪器的设计方法, 论述了生物电信号的放大, 处理, 仿真和诱发等多方面技术

2021-06-01