現(xiàn)代醫(yī)學(xué)電子儀器原理與設(shè)計(jì)是生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)療器械工程、康復(fù)工程等專(zhuān)業(yè)的核心課程，學(xué)生既要掌握醫(yī)學(xué)電子儀器原理，還要能將原理與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。本書(shū)通過(guò)設(shè)計(jì)體溫、心電、呼吸、血氧、血壓等參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，幫助讀者構(gòu)建關(guān)于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)電子儀器原理與設(shè)計(jì)較完整的知識(shí)體系。本書(shū)基于LY-E501醫(yī)學(xué)電子學(xué)開(kāi)發(fā)套件，以體溫、心電、呼吸、血氧、血壓測(cè)量電路設(shè)計(jì)為主線(xiàn)，按照原理電路分析、仿真驗(yàn)證和實(shí)際電路測(cè)量的順序遞進(jìn)式地講解。本書(shū)還詳細(xì)介紹了電路設(shè)計(jì)中使用的基本元器件、基本功能電路、基本儀器儀表，以及Multisim等軟件的安裝與使用。本書(shū)中涉及的所有電路均通過(guò)實(shí)測(cè)驗(yàn)證。本書(shū)內(nèi)容翔實(shí)、圖文并茂、思路清晰，有助于讀者快速掌握現(xiàn)代醫(yī)學(xué)電子儀器設(shè)計(jì)的各項(xiàng)必備技能。本書(shū)既可作為高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材，也可供從事醫(yī)學(xué)電子儀器設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)人員參考。
前 言
本書(shū)是南方醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院主持編寫(xiě)的《現(xiàn)代醫(yī)學(xué)電子儀器原理與設(shè)計(jì)》（第4版）配套的實(shí)驗(yàn)教程�，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)電子儀器原理與設(shè)計(jì)是生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)療器械工程、康復(fù)工程等專(zhuān)業(yè)的核心課程，培養(yǎng)目標(biāo)要求學(xué)生既要掌握醫(yī)學(xué)電子儀器原理，又要能將這些原理與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，提高動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。本書(shū)通過(guò)常見(jiàn)的體溫、心電、呼吸、血氧、血壓等參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)介紹儀器原理電路的分析、電路參數(shù)的計(jì)算，以及電路仿真、實(shí)際電路的測(cè)試分析等，以幫助讀者建立對(duì)常見(jiàn)醫(yī)學(xué)電子儀器原理及設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試的較為系統(tǒng)的認(rèn)知。
全書(shū)共9章：第1章主要介紹醫(yī)學(xué)電子儀器電路設(shè)計(jì)中基本元器件的選擇原則，包括電阻、電容、電感、二極管、晶體三極管、 MOS晶體管和運(yùn)算放大器的選型參數(shù)和用途；第2章主要介紹醫(yī)學(xué)電子儀器設(shè)計(jì)中的基本電路，包括電源電路、運(yùn)算放大器電路、濾波電路、右腿驅(qū)動(dòng)電路、檢波電路等；第3章主要介紹儀器電路測(cè)量調(diào)試中常用的基本儀器儀表的使用，包括萬(wàn)用表和示波器；第4章主要介紹Multisim仿真軟件和LY-E501醫(yī)學(xué)信號(hào)采集軟件的安裝和使用；第5～9章分別介紹體溫、心電、呼吸、血氧、血壓的測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括測(cè)量原理、電路設(shè)計(jì)、電路仿真和實(shí)測(cè)分析。
本書(shū)的學(xué)習(xí)可以分為三個(gè)階段。第一階段：通過(guò)五大參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)原理電路分析、仿真驗(yàn)證和電路實(shí)測(cè)過(guò)程有一個(gè)比較深刻的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生掌握醫(yī)學(xué)電子儀器設(shè)計(jì)的基本流程。第二階段：通過(guò)完成各章中的系列實(shí)驗(yàn)，對(duì)電路原理設(shè)計(jì)和電路性能參數(shù)設(shè)計(jì)有一個(gè)比較深刻的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生掌握醫(yī)學(xué)電子儀器電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。第三階段：通過(guò)自行設(shè)計(jì)帶有單片機(jī)的五大參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)和調(diào)整關(guān)鍵參數(shù)，提升測(cè)量精度和系統(tǒng)性能，使學(xué)生具備智能醫(yī)學(xué)電子儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試的基本技能。第一階段和第二階段屬于必做環(huán)節(jié)，第三階段屬于選做環(huán)節(jié)。
本書(shū)具有以下特點(diǎn)。
1．“本章任務(wù)”由若干實(shí)驗(yàn)組成，讓讀者通過(guò)實(shí)驗(yàn)鞏固本章的知識(shí)點(diǎn)；“本章習(xí)題”圍繞對(duì)應(yīng)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)，用于檢驗(yàn)讀者是否掌握書(shū)中的知識(shí)點(diǎn)。
2．以體溫、心電、呼吸、血氧、血壓測(cè)量電路的設(shè)計(jì)為目標(biāo)，按照理論分析、仿真驗(yàn)證和電路實(shí)測(cè)的順序進(jìn)行遞進(jìn)式介紹，讀者可以通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)將理論和實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)。
3．重點(diǎn)介紹體溫、心電、呼吸、血氧、血壓測(cè)量電路涉及的知識(shí)點(diǎn)，未涉及的基本不予講解，讀者可以快速掌握常見(jiàn)醫(yī)學(xué)電子儀器基本電路的知識(shí)點(diǎn)。
4．配有完整的資料，包括體溫、心電、呼吸、血氧、血壓測(cè)量電路的原理圖、仿真文件、配套軟件及其驅(qū)動(dòng)文件，還包括配套的PPT講義、視頻等，這些資料會(huì)持續(xù)更新，下載鏈接通過(guò)微信公眾號(hào)“卓越工程師培養(yǎng)系列”獲取。
余學(xué)飛和陳昕對(duì)本書(shū)的編寫(xiě)思路和大綱進(jìn)行了總體策劃，指導(dǎo)全書(shū)的編寫(xiě)，對(duì)全書(shū)進(jìn)行統(tǒng)稿，并參與了部分章節(jié)的編寫(xiě)；董磊、張寧、李洪波協(xié)助完成統(tǒng)稿工作，并參與了部分章節(jié)的編寫(xiě)；許慶、彭芷晴、覃進(jìn)宇、郭文波參與了本書(shū)部分內(nèi)容的編寫(xiě)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的驗(yàn)證。本書(shū)得到了南方醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院、深圳大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院和廣東藥科大學(xué)醫(yī)藥信息工程學(xué)院的大力支持；本書(shū)涉及的實(shí)驗(yàn)基于深圳市樂(lè)育科技有限公司的LY-E501型醫(yī)學(xué)電子學(xué)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，該公司提供了充分的技術(shù)支持；本書(shū)的出版還得到了電子工業(yè)出版社的鼎力支持，張小樂(lè)編輯為本書(shū)的順利出版做了大量的工作，在此一并致以衷心的感謝！
第1章 基本元器件 1
1．1 電阻 1
1．1．1 電阻選型參數(shù) 1
1．1．2 電阻的用途 2
1．2 電容 4
1．2．1 電容選型參數(shù) 4
1．2．2 電容的用途 4
1．3 電感 6
1．3．1 電感選型參數(shù) 6
1．3．2 電感的用途 6
1．4 二極管 7
1．4．1 二極管選型參數(shù) 7
1．4．2 二極管的用途 8
1．5 晶體三極管 10
1．5．1 晶體三極管選型參數(shù) 10
1．5．2 晶體三極管的用途 11
1．6 MOS晶體管 12
1．6．1 MOS晶體管選型參數(shù) 12
1．6．2 MOS晶體管的用途 13
1．7 運(yùn)算放大器 13
1．7．1 運(yùn)算放大器選型參數(shù) 13
1．7．2 運(yùn)算放大器的用途 14
本章任務(wù) 14
本章習(xí)題 14
第2章 基本電路 15
2．1 電源電路 15
2．1．1 7．5V轉(zhuǎn)5V電路 15
2．1．2 5V轉(zhuǎn)3．3V電路 15
2．1．3 VIN轉(zhuǎn)7．5V電路 16
2．1．4 5V轉(zhuǎn)-5V電路 16
2．1．5 5V轉(zhuǎn)2．5V電路 17
2．2 運(yùn)算放大器電路 18
2．2．1 反相比例運(yùn)算電路 18
2．2．2 同相比例運(yùn)算電路 19
2．2．3 差分比例運(yùn)算電路 20
2．2．4 運(yùn)放跟隨器電路 22
2．2．5 施密特觸發(fā)器電路 22
2．2．6 儀器儀表放大電路 23
2．2．7 基準(zhǔn)電壓電路 24
2．3 濾波電路 24
2．3．1 無(wú)源高通濾波電路 24
2．3．2 無(wú)源低通濾波電路 24
2．3．3 有源一階低通濾波電路 25
2．4 右腿驅(qū)動(dòng)電路 25
2．5 檢波電路 26
本章任務(wù) 26
本章習(xí)題 26
第3章 基本儀器儀表 27
3．1 萬(wàn)用表 27
3．1．1 直流電壓測(cè)量 27
3．1．2 通斷測(cè)試 27
3．2 示波器 28
本章任務(wù) 31
本章習(xí)題 31
第4章 軟件安裝與使用 32
4．1 Multisim 14．0的安裝 32
4．1．1 Multisim 14．0安裝過(guò)程 32
4．1．2 Multisim 14．0配置 33
4．2 Microsoft ．NET Framework 4．5．2的
安裝 33
4．3 藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)程序的安裝 34
4．4 LY-E501醫(yī)學(xué)信號(hào)采集軟件操作 35
本章任務(wù) 39
本章習(xí)題 39
第5章 體溫測(cè)量電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 40
5．1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 40
5．2 體溫測(cè)量原理 40
5．2．1 熱敏電阻 41
5．2．2 體溫探頭 41
5．2．3 溫度特性曲線(xiàn) 41
5．3 體溫測(cè)量電路設(shè)計(jì) 41
5．3．1 體溫測(cè)量電路設(shè)計(jì)思路 41
5．3．2 電源電路 42
5．3．3 體溫通道選擇電路 42
5．3．4 運(yùn)放跟隨器電路 44
5．3．5 體溫信號(hào)處理電路 44
5．3．6 探頭連接檢測(cè)電路 46
5．4 體溫測(cè)量電路仿真 47
5．4．1 NMOS晶體管控制電路仿真 47
5．4．2 鉗位二極管電路仿真 48
5．4．3 同相比例運(yùn)算電路仿真 49
5．4．4 施密特觸發(fā)器電路仿真 49
5．5 體溫測(cè)量實(shí)測(cè)分析 50
5．5．1 電源電路實(shí)測(cè)分析 50
5．5．2 探頭接入檢測(cè) 50
5．5．3 體溫系數(shù)計(jì)算 51
5．5．4 體溫信號(hào)處理電路實(shí)測(cè)分析 51
5．6 LY-E501醫(yī)學(xué)信號(hào)采集軟件
（體溫模塊） 52
本章任務(wù) 56
本章習(xí)題 56
第6章 心電測(cè)量電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 57
6．1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 57
6．2 心電測(cè)量原理 57
6．2．1 心電信號(hào)特點(diǎn) 57
6．2．2 心電放大器要求 58
6．2．3 心電圖 59
6．2．4 心電圖導(dǎo)聯(lián) 60
6．3 心電測(cè)量電路設(shè)計(jì) 61
6．3．1 心電測(cè)量電路設(shè)計(jì)思路 61
6．3．2 電源電路 62
6．3．3 無(wú)源低通濾波電路 62
6．3．4 運(yùn)放跟隨器電路 62
6．3．5 儀器儀表放大電路 62
6．3．6 信號(hào)放大濾波電路 63
6．3．7 右腿驅(qū)動(dòng)電路 65
6．3．8 導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)電路 66
6．4 心電測(cè)量電路仿真 66
6．4．1 無(wú)源低通濾波電路仿真 66
6．4．2 運(yùn)放跟隨器電路仿真 67
6．4．3 儀器儀表放大電路仿真 68
6．4．4 信號(hào)放大濾波電路仿真 71
6．4．5 導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)電路仿真 74
6．5 心電測(cè)量實(shí)測(cè)分析 75
6．5．1 電源電路實(shí)測(cè)分析 75
6．5．2 無(wú)源低通濾波電路實(shí)測(cè)分析 75
6．5．3 運(yùn)放跟隨器電路實(shí)測(cè)分析 76
6．5．4 儀器儀表放大電路實(shí)測(cè)分析 76
6．5．5 信號(hào)放大濾波電路實(shí)測(cè)分析 76
6．5．6 導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)電路實(shí)測(cè)分析 77
6．6 LY-E501醫(yī)學(xué)信號(hào)采集軟件
（心電模塊） 77
本章任務(wù) 80
本章習(xí)題 81
第7章 呼吸參數(shù)測(cè)量電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 82
7．1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 82
7．2 呼吸參數(shù)測(cè)量原理 82
7．2．1 阻抗式呼吸測(cè)量 82
7．2．2 影響呼吸測(cè)量的因素 83
7．3 呼吸測(cè)量電路設(shè)計(jì) 83
7．3．1 呼吸測(cè)量電路設(shè)計(jì)思路 83
7．3．2 電源電路 84
7．3．3 載波電路 84
7．3．4 帶通濾波電路 86
7．3．5 儀器儀表放大電路 86
7．3．6 檢波解調(diào)電路 87
7．3．7 基線(xiàn)調(diào)節(jié)電路 87
7．3．8 無(wú)源低通濾波電路 88
7．3．9 同相比例運(yùn)算電路 88
7．3．10 鉗位二極管電路 89
7．3．11 直流分量OFFSET電路 89
7．4 呼吸測(cè)量電路仿真 90
7．4．1 載波電路仿真 90
7．4．2 帶通濾波電路仿真 92
7．4．3 儀器儀表放大電路仿真 93
7．4．4 檢波解調(diào)電路仿真 94
7．4．5 基線(xiàn)調(diào)節(jié)電路仿真 94
7．4．6 無(wú)源低通濾波電路仿真 95
7．4．7 同相比例運(yùn)算電路仿真 95
7．4．8 鉗位二極管電路仿真 96
7．4．9 直流分量OFFSET電路仿真 96
7．5 呼吸測(cè)量實(shí)測(cè)分析 97
7．5．1 電源電路實(shí)測(cè)分析 97
7．5．2 載波信號(hào)實(shí)測(cè)分析 98
7．5．3 壓控電壓源二階低通濾波器
實(shí)測(cè)分析 98
7．5．4 反相比例運(yùn)算電路實(shí)測(cè)分析 98
7．6 LY-E501醫(yī)學(xué)信號(hào)采集軟件
（呼吸模塊） 98
本章任務(wù) 101
本章習(xí)題 101
第8章 血氧飽和度測(cè)量電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 102
8．1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 102
8．2 血氧飽和度測(cè)量原理 102
8．2．1 脈搏信號(hào) 103
8．2．2 朗伯-比爾定律 103
8．2．3 脈搏血氧測(cè)量方法 107
8．3 血氧飽和度測(cè)量電路設(shè)計(jì) 107
8．3．1 血氧飽和度測(cè)量電路設(shè)計(jì)思路 107
8．3．2 電源電路 108
8．3．3 壓控恒流源電路 108
8．3．4 血氧探頭發(fā)光管驅(qū)動(dòng)電路 109
8．3．5 參考電壓輸出電路 110
8．3．6 信號(hào)放大濾波電路 110
8．4 血氧飽和度測(cè)量電路仿真 112
8．4．1 壓控恒流源電路仿真 112
8．4．2 參考電壓輸出電路仿真 112
8．4．3 信號(hào)放大濾波電路仿真 113
8．5 血氧測(cè)量實(shí)測(cè)分析 114
8．5．1 電源電路實(shí)測(cè)分析 114
8．5．2 壓控恒流源電路與血氧探頭
發(fā)光管驅(qū)動(dòng)電路實(shí)測(cè)分析 115
8．5．3 參考電壓輸出電路實(shí)測(cè)分析 118
8．5．4 信號(hào)放大濾波電路實(shí)測(cè)分析 118
8．6 LY-E501醫(yī)學(xué)信號(hào)采集軟件
（血氧模塊） 120
本章任務(wù) 122
本章習(xí)題 123
第9章 血壓測(cè)量電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 124
9．1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 124
9．2 血壓測(cè)量原理 124
9．2．1 壓力傳感器MPX2053 124
9．2．2 示波法 125
9．3 血壓測(cè)量電路設(shè)計(jì) 127
9．3．1 血壓測(cè)量電路設(shè)計(jì)思路 127
9．3．2 電源電路 128
9．3．3 基準(zhǔn)電壓電路 128
9．3．4 儀器儀表放大電路 128
9．3．5 無(wú)源低通濾波電路 130
9．3．6 有源低通濾波電路 130
9．3．7 晶體三極管開(kāi)關(guān)電路 130
9．3．8 反相比例運(yùn)算電路 131
9．4 血壓測(cè)量電路仿真 132
9．4．1 基準(zhǔn)電壓電路仿真 132
9．4．2 儀器儀表放大電路仿真 132
9．4．3 無(wú)源低通濾波電路仿真 133
9．4．4 有源低通濾波電路仿真 134
9．4．5 晶體三極管開(kāi)關(guān)電路仿真 135
9．4．6 反相比例運(yùn)算電路仿真 136
9．5 血壓測(cè)量實(shí)測(cè)分析 136
9．5．1 電源電路實(shí)測(cè)分析 136
9．5．2 基準(zhǔn)電壓電路實(shí)測(cè)分析 137
9．5．3 儀器儀表放大電路實(shí)測(cè)分析 137
9．5．4 袖帶壓實(shí)測(cè)分析 139
9．5．5 反相比例運(yùn)算電路實(shí)測(cè)分析 140
9．6 LY-E501醫(yī)學(xué)信號(hào)采集軟件
（血壓模塊） 142
本章任務(wù) 145
本章習(xí)題 145
附錄A 醫(yī)學(xué)電子學(xué)開(kāi)發(fā)套件（LY-E501）
使用說(shuō)明 146
參考文獻(xiàn) 154
書(shū)單推薦
