便携式生物复阻抗信息检测仪的设计

目的 设计一种高精度、简单方便的生物复阻抗信息检测仪器,可提取人体局部肌肉组织损伤的电阻抗特征,指导临床治疗与康复.方法 采用四电极模式,一对电流注入激励电极和一对电压检测电极;设计了基于AD5933与AD844的激励电流源、屏蔽驱动电路、放大电路及数字解调电路,研发了便携式生物复阻抗信息检测仪器.结果 以三元件模型作为测量对象,将笔者设计的生物复阻抗信息检测仪与安捷伦4294A阻抗分析仪进行测量对比分析,结果显示,在频率为1～100 kHz,阻抗模量信息相对误差与阻抗分析仪基本相同,相位误差小于1..以1例大腿后侧肌群中度拉伤患者作为测量对象进行的连续跟踪测量,结果符合临床诊断与生理学意义.结论 本研究设计的生物复阻抗信息检测仪具有测量精度高、操作简单、使用方便等优点,可用于指导人体局部组织损伤过程的临床诊断、治疗与康复监测.     

双波长多通道激光针灸仪的设计与实现

目的 利用弱激光的生物刺激效应,针对中医针灸穴位配伍的临床应用特点,在中医针灸理论指导下设计一种双波长多通道激光针灸仪.方法 采用单片机与半导体激光器设计硬件电路,以实现仪器的基本功能,并设计相应的上位机软件.结果 所设计的激光针灸仪可对多个穴位同时进行相同或不同激光参数(波长、功率密度、连续/脉冲)的激光针灸治疗,每个通道均可输出635、808 nm两种波长的激光,且激光功率连续可调.结论 双波长多通道激光针灸仪实现了对针刺疗法中提、插等手法以及艾灸疗法中小炷、中炷、大炷等灸法的模拟,可满足针灸临床治疗中对穴位配伍、量化治疗参数及电子病历管理等多方面需求,操作简单,使用方便,具有良好的临床应用价值.     

一种医用直线加速器机械参数测量分析系统

目的:设计并实现一种医用直线加速器的机械参数测量系统,可对医用直线加速器等中心等各项机械参数进行测量并定量分析。方法:系统硬件采用双目光学测量套件,在加速器各部件上贴上定位小球,双目相机以20 Hz频率输出定位小球的空间坐标。软件上位机根据定位小球坐标实时更新加速器三维模型和各部件运动参数的拟合,实现对医用直线加速器的运动跟踪功能。完成测量后,软件可以输出测量分析报告,报告内容包括加速器各部件机械运动参数和反映性能的特征量,测量精度达0.5 mm。结果:实现本系统后,在两家医院对两台不同使用时长医用直线加速器分别进行多次测量和分析,得到等中心误差、机架机械运动参数和统计量、治疗床机械运动参数和统计量、机架和治疗床重复运动误差等。结论:本系统可帮助技术人员和物理师进行加速器维护工作,为医用直线加速器的日常检测和质量控制提供指导。     

基于ARM的多通信方式的监护仪设计与实现

设计一种基于ARM的具有多种通信方式的多参数监护仪.以ARM9芯片S3C2440为控制核心,设计了生理信号采集电路、人机交互电路和通信接口电路,实现了心电、呼吸、血压、脉搏、体温和血氧饱和度的监测,并通过WiFi、GPRS和DM9000的接口设计,实现不同环境和条件下的有线和无线通信功能.软件采用Linux+QT平台编写,实现监护参数的分析处理、结果显示、记录和远程通信功能.对30位受试者,采用本监护仪和国产监护仪进行生理参数测量和比较.结果表明,本监护仪的测量验证的平均准确率为92.2％,可满足临床生理参数监护的使用要求,而且多种通信方式方便建立局域网和Internet网络连接,为远程医疗和家庭医疗提供条件.     

植入式实验动物血糖动态监测装置的设计

目的 设计、研制一种用于实验动物的全植入式血糖浓度检测系统,通过一次植入手术可获得实验动物自然状态下经无线方式传输的动态血糖监测数据.方法 监测系统包括植入体和体外接收端两部分.植入体尺寸设计为11.5 mm×16.0 mm×5.0 mm,不超过实验大鼠体积的1/10.以SOF-SENSOR植入式葡萄糖传感器及其外围三电极伏安测量电路为核心,采用锂电池和稳压芯片构建供电,测量数据通过CC2540低功耗蓝牙系统芯片无线传输至体外.植入体外层包裹医用硅胶材料,以保护电路和提高植入体生物相容性.结果 体外验证实验表明,本系统可在2～34 mmol/L范围较准确地测量葡萄糖浓度(r=0.996 7),平均标准误差为0.193 mmol/L,灵敏度为9.24 nM(mmol/L),能够满足设计要求.结论 植入式实验动物血糖动态监测装置体积小,适合植入.体外血糖测量验证实验表明本装置的血糖测量范围、准确性、灵敏度及标准误差等均能满足设计要求.此装置有望为糖尿病病理和药效学研究提供重要的技术支持.     

一种半导体探测器在乳腺AEC中应用的初步研究

目的:研究一种有效面积为1 cm×1 cm的半导体探测器对钼靶X射线的响应情况、探测器的输出与胶片达到质控密度时所需曝光量的函数关系,以期将此探测器实际应用于高频乳腺X线摄影AEC控制系统中.方法:将探测器置于暗盒下部,焦片距63 cm,利用高频乳腺X线机分别在28 kV和35 kV管电压情况下对不同厚度组体模照射,测量探测器输出,分析探测器对经体模衰减后的软X射线响应情况;对不同厚度组体模阶梯状排列以不同摄影条件拍摄胶片、测量各阶梯对应密度值,分析在胶片密度为1.0和1.25时,体模厚度与所需曝光量的函数关系,再进一步分析设定密度时探测器输出值与所需曝光量的函数关系.结果:探测器输出与体模厚度之间符合V=V0e-cx函数关系;设定胶片密度时,探测器输出值与所需曝光量之间符合J=J0(V0)k/cV-k/c函数关系.结论:进行相应的电路和控制程序设计,可将此探测器应用于实际的高频乳腺X线摄影自动曝光控制系统中,实现管电压和mAs的自动控制.     

医用核素活度计的设计与改进

目的对基于LabVIEW的医用放射性核素活度计的系统设计方案进行了硬件部分的改进。方法应用性能优良的电压／频率转换芯片VFC32实现了硬件电路设计和性能分析。利用设计的电路对医用放射性核素活度计电离室输出的电压进行信号处理,得到的频率信号通过NI公司的USB-6009 DAQ和LabVIEW8．0开发的虚拟仪器实现进一步的处理和显示。结果实验数据的图形表明改进后的系统在中低频段具有更好的线性度。结论改进后的活度计更有利于改善医用放射性核素活度计的测量精度、测量范围、低能探测限等性能。     

CO_2激光对兔骨折愈合的作用及其机理探讨

本文首先研究了三种不同功率密度的弱CO_2激光对兔骨折愈合的作用。三种功率密度分别为:150mw/cm~2,100mw/cm~2,50mw/cm~2。将32只新西兰白兔人工造成左桡骨骨折,将之随机分为4组,其中三组分别接受三种不同功率密度的激光照射,一组为不照射的对照组。每日照一次,每次照10分钟,共照10次,直接照射骨折部位。通过五     

高精度EIT数据采集方法研究

EIT的图像重建依赖于所采集到数据的精度。电极及其引线对EIT数据采集有着非常大的影响,主要在于如何获得有效的、适合高精度采样的模拟信号。采用16电极设计了一套将电极、开关阵列、模拟前端、模数转换及数据传送等一体化的面向乳腺EIT检测的高精度实验系统。对电子开关阵列进行了改进设计,采用以ADuC834为核心的、高精度的数据采集、传送及系统控制电路,并采用环形电路板。使用该系统进行了初步成像实验,获得了较好的成像效果。结果表明,采用高精度数据采集系统进行EIT成像是可行的,新系统从测量数据的表现上看有更高的测量精度。模拟电子开关阵列的改进,对降低开关特性对EIT数据采集的影响起到一定的作用。     

X线机工作特性模拟实验装置设计与研制

目的:解决在医学影像技术专业和医学影像学专业实验教学中X线机实验设备成本高、有辐射和电路封装等缺点。方法:以X线机基本电路为基础,优化电路结构、采用直观功能模块电路设计,并以电源变压器为管电压测量电路和管电流测量电路提供直流电;使用89C2051单片机,用于曝光时间设定、曝光时间控制、显示电路控制驱动等多种功能。结果:本装置优势为不产生高压和X射线,可以模拟医用X线机的工作原理和主要电路结构,可用于开设X线机实验课,供学生学习和掌握X线机的工作原理及电路结构,测量X线机的主要工作特性和参数,观察和测量电路波形。结论:该设备可以解决实验教学设备不足,可广泛用于医学院校医学影像学、医学影像技术等相关专业的实验教学。     

基于LabVIEW的X射线机电源电阻测量设计

目的:为降低测量仪器系统误差噪声干扰的影响，准确测量X射线机电源电阻，设计一套X射线机电源电阻测量程序。方法:在信号注入法测电阻的基础上，利用LabVIEW软件和NI公司生产的信号调理模块，设计电源内阻测量程序，该程序可产生稳定的正弦激励电流，并对响应电压、响应电流以及相位差进行测量，进而得到X射线机电源电阻值。结果:经系统测试可知，该测量程序可以对X射线机电源电阻进行一段时间内的连续测量，得到的电源电阻均值更接近实际状况。结论:该测量程序能够准确测量X射线机电源电阻，为准确测量X射线机电源电阻提供了一种新的方法和思路。 【关键词】X射线机；电源电阻；LabVIEW     

Development of a miniaturized mass-flow meter for an axial flow blood pump based on computational analysis

In order to monitor the condition of patients with implantable left ventricular assist systems (LVAS), it is important to measure pump flow rate continuously and noninvasively. However, it is difficult to measure the pump flow rate, especially in an implantable axial flow blood pump, because the power consumption has neither linearity nor uniqueness with regard to the pump flow rate. In this study, a miniaturized mass-flow meter for discharged patients with an implantable axial blood pump was developed on the basis of computational analysis, and was evaluated in in-vitro tests. The mass-flow meter makes use of centrifugal force produced by the mass-flow rate around a curved cannula. An optimized design was investigated by use of computational fluid dynamics (CFD) analysis. On the basis of the computational analysis, a miniaturized mass-flow meter made of titanium alloy was developed. A strain gauge was adopted as a sensor element. The first strain gauge, attached to the curved area, measured both static pressure and centrifugal force. The second strain gauge, attached to the straight area, measured static pressure. By subtracting the output of the second strain gauge from the output of the first strain gauge, the mass-flow rate was determined. In in-vitro tests using a model circulation loop, the mass-flow meter was compared with a conventional flow meter. Measurement error was less than ±0.5 L/min and average time delay was 0.14 s. We confirmed that the miniaturized mass-flow meter could accurately measure the mass-flow rate continuously and noninvasively.     

多叶光栅控制软件的设计与实现

目的:多叶光栅作为三维适形放射治疗计划和调强放射治疗计划精确快速地实施的重要设备之一,被广泛应用于肿瘤放射治疗。为精确快速地控制多叶光栅,本文对多叶光栅的控制软件进行设计和实现。方法:本文首先概要介绍该软件的整体功能,共包括治疗模块、校验模块、参数模块和串口模块,并重点介绍串口模块和检验模块。串口模块使用串口通信技术,将光栅叶片位置数据和控制数据转换为串口数据并发送到底层电路中,控制多叶光栅,保证多叶光栅控制软件和底层电路的顺畅通信。校验模块根据实际测量的等中心面叶片位置数据,建立等中心面叶片位置数据和叶片实际位置数据转换关系,得到叶片实际运动位置对应的等中心面运动位置,保证叶片在等中心面上的移动精度。结果:本软件已在VC平台下编程实现,参考某厂商多叶光栅产品注册检验报告进行测试。测量结果显示多项指标均小于1.0 mm。结论:本软件能够精确快速的控制多叶光栅,满足临床要求。     

核医学仪器科学中的电路仿真

目的：核电子学可应用到核医学诊断领域,为核医学研究提供硬件支持。提高核仪器的电路性能可从根本上促进核医学的发展。借助电路仿真,本文研究核电子学中一个重要的基本部件,电荷灵敏前置放大器。该前置放大器在高分辨率能谱测量系统中有着广泛的应用。方法：我们利用Pspice,orCAD电路仿真软件,对电荷灵敏前置放大器的基本电路,进行了温度效应、噪声效应和其他主要性能指标的仿真分析,并与理论值进行了比较。通过调节电路参数,可动态观察输出结果如输出电压波形,并可形象地观察工作温度的变化对输出信号和输出噪声的影响,从而了解电路指标的温度效应。结果：对变换增益和平均计数率等主要电路参数的仿真结果和理论一致。泄放电阻的使用可以释放累加的电荷信号,使放大器工作在线性范围。分布电容是产生前置放大器噪声的主要原因,减小噪声必须减小分布电容。输出噪声在正常的工作频率范围内,会随温度增加而增大。结论：在高分辨率能谱分析仪设计中,使探测器和前置放大器系统的信噪比最大化是至关重要的。充分考虑电路的温度和噪声等效应是设计高性能前置放大器的基础,有助设计低噪声的前置放大器。电路仿真具有实现快、输出结果形象、可将如噪声效应抽离进行分析等特点,在核电子学以及医学仪器设计方面有广泛的应用空间。     

抢救危重病人的心血管循环反馈治疗仪及动物实验

目的 国内外医疗仪器的发展正朝着自动化、智能化、模块化方向发展，但主要集中于诊断方面，用于治疗仪器极少，设计原理及工作程序 心血管循环反馈治疗仅是综合临床上的丰富成功经验设计研制的，其程序结合实验中的数学模型汇编而成，通过在线闭环自动检测，直接、快速、连续、高密度地采集血压，肺毛细血管契压（PCW）、心率等重要生理参数，经压力传感器、A/D转换卡实时连续地输入计算机，通过用户界面人机对话，由医生选择药物，经数学模型及程序的运算，D/A转换器输出指令经输液器来控制给药量，而药物在机体的反应又及时、迅速地经在线闭环自动检测系统反馈回计算机，计算机不断更新计算结果，以此调节给药的速率及剂量，此外该系统还具有监控、报警、故障白诊断、智能化运行等特点。实验结果 通过八只犬的实验表明，计算机取样及时、准确、快速，可以避免一些人为的误差以及取样间隔时间过长的不足，实验中给药结果证明能按照预期设计要求达到治疗目的，因此实用性强，高科技含量高，可以预测将来应用于临床抢救危重病人，可靠性、精确性将大大高于传统方法。讨论 传统的临床治疗方法从收集病人数据到决定准确的给药量反馈过程太长，还有不少人为及计算的干扰和误差，因此抢救成功率极低，动物试验中发现该系统从获取血压变化到多次反馈调整给药整个周期短（2-5min）、计算准确，疗效可靠。当某药无效则可以及时提示医生换药，为临床争取了时间，是一个很有发展前景的抢救危重病人的系统与仪器，目前该系统及仪器仍待进入临床评价。     

基于光-频率转换器的高精度数字脉搏血氧仪的设计

针对目前脉搏血氧仪进口成本高、功耗大、抗干扰差、检测范围小等问题,本文给出了一种低成本低功耗的数字脉搏血氧仪设计方法.采用基于光-频率转换器的高分辨数字探头提高精度和检测范围,移植直流跟踪滤波器去基线漂移提高抗干扰能力,利用上升沿和下降沿检测脉率算法提高检测准确率.本设计在人体小幅运动及手指轻度抖动时,仍能得到稳定的脉搏波形和脉率,通过使用Fluke Index2型血氧模拟仪在不同条件下进行重复实验,发现血氧饱和度为35%～100%时精度为1%、弱灌注量小于等于0.2%时精度达到4%;脉率检测的误差小于1.表明此设计在高精度、大范围、重复性和抗抖动方面均有所改善,适合于家庭、社区等医用监护场合使用.     

一种基于织物电极的可穿戴心电采集系统的设计

本研究设计了一种高精度可穿戴心电采集系统,该系统由心电模拟前端电路、数字滤波及控制电路和系统软件三部分组成.其采用软硬件滤波来消除基线漂移、皮肤接触噪声及运动伪迹等干扰,并设计嵌入聚吡咯织物电极的心电衣来增加穿戴舒适性.经与两款同类型心电监护仪相比,结果表明:本系统准确度较高,功耗较低,且能稳定可靠的对心电进行长时间监测,并能通过蓝牙实现无线传输.     

医学动植物实验用热电偶测温装置的设计

背景：目前温度测量多为环境测量,无法准确测量胚胎发育温度和幼体发育温度。 目的：研究基于AD595芯片的医学动植物实验用热电偶测温装置的设计方案。 方法：实验设计包括信号的输入模块,信号的放大模块和信号的显示模块。信号由接插件端口送至AD595进行电阻电容网络去噪后送给AD620进行放大。放大后的信号经数模转换后送给单片机,最后通过3位8段码LED进行显示。 结果与结论：缝入动物体内的K型热电偶可以精确测量出胚胎发育温度和幼体发育温度。实验发现大明虾孵化温度为20~ 22 ℃有利于雌性化。采用AD595芯片设计的热电偶测温电路方案切实可行,效果稳定。同时可以有效降低电磁干扰和误差,便于软件的升级和改进。     

Thick-section histometry of porous hydroxyapatite implants using backscattered electron imaging

A histometry system has been developed to measure bone ingrowth into porous hydroxyapatite implants utilizing the backscattered electron image of thick sections. The system consists of a scanning electron microscope (SEM) with backscattered electron detector, digital beam controller, minicomputer based image digitization, and microcomputer based image processing, point counting, and lineal analysis. The SEM backscattered electron imaging mode yields high tissue contrast and sharp tissue boundaries, substantially reducing the lost cap and projection effect errors of thick sections. High-resolution digitization of the image substantially reduces the standard error of the estimates. By using the digitized image the tedious process of filtering artifacts and recording actual point counts, intersections, and intercept lengths is delegated to computer software. Performance of this system in a recent study demonstrated substantial ease of operator use and speed of measurement. In the absence of a digital beam controller an inexpensive video digitizer circuit board may be used to digitize photographic prints of the SEM images. The combination of increased accuracy, precision, operator ease, and speed suggests that this system can be useful for soft tissue-bone-implant histometry.