医用电子电路设计及应用范文1
关键词：生物医学工程；电子电路；课程设计；教学改革
作者简介：谢勤岚（1968-），男，湖北武汉人，中南民族大学生物医学工程学院，教授；曹汇敏（1972-），男，湖北鄂州人，中南民族大学生物医学工程学院，副教授。（湖北 武汉 430074）
基金项目：本文系湖北省教学研究项目（项目编号：JYS11003）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）28-0094-02
生物医学工程是利用生命科学、电子信息科学、材料科学及机电控制技术的原理和方法，对与疾病的预防、诊断、治疗、康复以及相关产业等方面有关的问题进行应用基础理论和方法的研究，并进行产品开发与应用的一门工程技术学科。[1-3]在该学科的人才培养中，实践教学有着重要的地位，是培养创新型人才的关键环节。电子电路在生物医学工程研究和医疗仪器开发中有着重要作用，任何一台现代医学仪器或设备中都需要电子电路完成信息检测与处理、系统控制等核心功能。[2-4]
“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.
医用电子电路设计及应用范文2
【关键词】电子技术 应用 发展
1前言
电子技术是在二十世纪末二十一世纪初开始逐渐发展起来并得到广泛应用的新兴技术。随着现代社会国民经济的发展，电子技术也在持续的研究和发展中走向成熟，并在各个领域被广泛应用于社会实践。然而和西方发达国家相比，我国的电子技术依然有着一定的差距与进步空间。要继续促进我国电子技术的发展，就需要全面了解和分析其发展的历史过程，以及其在当今社会各领域应用的情况。因此，本文将对电子技术进行基本描述，并分析其在我国的发展历程与在社会各方面的应用。
2我国电子技术的发展历程
电子技术在产生以来，一直应着社会经济水平与人民生活需求而不断发展。我国电子技术的发展主要可以分为以下四个时期：
2.1起步时期
电子技术的起步时期，大规模应用的主要是电子管，包括二极管与三极管。二极管的发明开启了电子时代，而三极管的发明也在电子学的早期发展中有着重要地位，且相对二极管反应更加灵敏，集合了检波、放大、振荡三种功能，可以说是现代电子工业的真正诞生起点。电子管器件最先出现在电子技术领域中，并在早期电子学的研究中起到了极大的作用。然而不可否认的是，电子管还有着不够轻便、耗能多、噪声大、寿命较短、制作流程复杂等种种缺点。因此，对电子技术的进一步发展和完善不可避免。
2.2晶体管应用时期
电子管在应用上的不足，促使电子技术领域出现了电子管的替代产品，体积更小、寿命更长，应用更便利的晶体管，这是电子技术研究的一大飞跃。相对于电子管，晶体管还有着整流、稳压、信号调制等多种功能。晶体管控制自身开合利用的是电讯号，且输出电流会基于输入电压产生改变，这种可变电流开关相比传统机械开关速度快上许多。晶体管取代电子管的应用在许多方面带来了巨大的经济效益，晶体管技术的发展还推动了晶体管计算机的发明与应用。
2.3集成电路应用时期
电子技术的进一步发展，让晶体管体积小、速度快的优势得到了进一步的发挥利用。将众多晶体管放在一起，配合其他元件工作以实现某些特定功能的集成电路由此诞生。早期的集成电路集成度较低，在实际应用中不具有太大的意义和价值。直到集成工艺的提升带来了半导体技术的逐渐成熟，集成电路内可以安装更多的晶体管与元件，并能够应用在各领域中。如计算机行业中集成电路的使用，开启了计算机产业中工业化规模化生产的新篇章。
2.4超大规模的集成电路应用时期
随着半导体集成电路技术继续发展，集成电路的研究中其集成度大大提高，并促进了计算机技术的大幅提升，使计算机的功能越来越复杂和全面。超大规模的集成电路的应用逐渐普及，如计算机的控制核心微处理器，可以说代表了半导体集成电路技术在超大规模集成电路这一阶段的新发展。
3我国电子技术的实际应用
进入现代社会，电子技术的发展使得其在人们生产生活中的普及范围越来越大，涉及工业、交通系统、医疗卫生等多个领域，丰富着居民生活的各个方面。
3.1工业领域的应用
工业领域中，电子技术在工业自动化、安防监控、电力电子、照明等许多方面都有较常见的应用。就电子电力的角度来说，过去传统工业更多用的是直流电动机，而电力电子装置在为直流电动机供电的可控整流电源或直流电源中起着重要作用。电力电子变频技术的不断进步促使交流电机的调速功能大大增强，由此，交流电动机逐渐取代直流电动机占据了工业领域动能的主要来源地位。而由于成熟的电力电子变频技术可以在设备启动中避免引起电流冲击，许多本不必要安装电力电子装置的工业设备也开始使用电力电子装置。此外，整流电源在电镀装置中的广泛应用，以及冶金工业中的高频、中频感应加热电源也都得益于电力电子技术的发展与成熟。
3.2交通领域的应用
动力装置是运输工具的核心，传统的机械动力装置在现代社会中正向着电气化、自动化的方向不断发展，其中电子技术正起着越来越重要的作用。如汽车的燃油喷射装置，电控的装置已取代了过去的机械式或机电混合式系统得到广泛应用。电控的燃油喷射装置的优越之处，主要体现在可以在保证输出功率的前提下尽量节省燃料，且相比机械式装置更加绿色环保。在电力机车中的运用方面，电子电力技术的发展正促使传统的直流电动机被交流电动机淘汰，且正在研制中的直线同步电机驱动的磁悬浮列车如果将来能够成功投入使用，将大大促进我国交通运输系统的完善，在提升交通运输效率与节能环保方面都有着重要意义。
3.3医学领域的应用
医疗领域中，电子技术在医院内外都有着广泛的应用，主要有电子病历、传感器技术、家庭便携式医疗电子仪器、远程医疗等等。电子病历在电子技术外还运用了计算机网络技术，以居民的健康档案作为医疗系统的基础信息来源，对医疗信息化的发展有着重要的推动作用，促进了医疗领域的现代化进程。传感器技术是电子技术与医学、生物、物理等多学科结合研究出的高新技术，医疗方面在生物医学信息的检测方面起着主要作用，此外在工农业、资源的勘探与开采、促进低碳环保方面也有应用。家庭式医疗电子设备是随着现代社会人们对医疗方面需求的升级而逐渐广泛应用的，如健康监测无线设备，通过电子控制器和网络实现患者在医生的观察监护下在家中正常生活，减轻了医院与病患双方的负担。远程医疗则是结合了现代医疗、网络通信技术、微电子技术等，实现对患者远程的会诊、答疑、医疗指导，有利于医疗在某些交通不便地方的普及，大大提升了现代医疗服务的水平。
4结论
总而言之，电子技术作为广泛普及的一门学科技术，其实际应用涵盖人民生产生活的许多方面，在许多学科的研究中也起着重要的推动作用。充分认识电子技术发展与应用的现状，发挥其优势和价值，对于实现电子技术在将来长足的发展与促进现代社会建设都有着重要意义。
参考文献
[1]丁佳睿.探讨电力电子技术的发展及应用[J].电子技术与软件工程,2016(17).
[2]潘会兰.电子技术发展及应用浅析[J].中国新通信,2015,17(11):88-89.
[3]赵宏燕.电子技术的发展与应用研究[J].产业与科技论坛,2012(15):33-34.
医用电子电路设计及应用范文3
关键词：医院，智能化，综合布线系统，安全防范系统，护理对讲系统
1 引言
随着我国经济发展，国民生活水平提高，全国各地出现了许多新医院，以及医院改扩建工程，医院智能化系统设计相对于其他类公建智能化系统有自己非常独特的特点，本文根据JGJ312-2013《医疗建筑电气设计规范》就北京某医院新扩建工程简述医院智能化系统设计。
2 工程概况
建设地点位于北京市海淀区紫竹院车道沟10号，总建筑32888m2，其中地上建筑面积26086m2，地下建筑面积6802m2，建筑主要功能为：医疗卫生综合体，主要包括：门诊、急诊急救、手术中心、重症监护、病房、后勤保障及院内生活用房等。
3通信系统及网络综合布线系统
本工程为一座现代化的医疗建筑，建立一套投资合理、高效、先进的开放型布线系统，可满足医院内部数据、与外部大数据连通、影像科图像传输、远程会诊信息大容量、高速传输的潜在需求。
根据JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》第21.3.1条，本工程按甲级智能建筑标准设置综合布线系统，综合布线系统为E级（6类，250MHz）。
通信及干线：本工程音通信将达到700门的通信容量，为了使整个系统有足够的冗余度，能适应发展的要求，所以设计1000门容量的程控交换机为全医院使用。
考虑弱电进线施工方便，故弱电间进线间位置设计原则应尽可能靠近建筑物外部线缆引入区，结合市政条件，建筑专业布局及给排水暖通室外管线条件，弱电进线间设计在新建病房以及综合楼南侧（图1）。
我们需要考虑整个院区的信息中心（弱电总机房）的位置，信息中心上方严禁有水源，所以信息中心设置在二层新建病房以及综合楼南侧，在中心供应打包区的正下方，这样的设计思路是因为信息中心上方严禁有水源防止渗水损坏电气设备，且信息中心宜设置在主楼首层以上，四层以下（图2）。
弱电进线通过地下一层弱电进线间经综合布线桥架和光缆桥架（具体规格分别为CT：600x200、CT：100x100）沿弱电竖井进入二层信息中心，信息中心详细布置施工一般由专业厂家进行深化设计，设计院负责预留土建条件。
下面我们需要考虑弱电竖井的设计，根据《全国民用建筑工程设计技术措施/电气》14.2.3条目综合布线系统缆线长度的划分。
（1）综合布线系统输片缆线与建筑物主干缆线及建筑群主干线缆之和所构成信道的总长度不应大于2000m。
（2）建筑物或建筑群配线设备之间（FD与BD、FD与CD、BD与BD、BD与CD之间）组成的信道出现4个连接器件时，主干缆线的长度不应小于15m。
（3）配线子系统相关缆线长度应符合下列要求： 1）信道的缆线不应大于100m（包括90m水平缆线，最长10m的跳线和设备缆线）； 2）永久链路的水平缆线不应大于90m； 3）工作区设备缆线，电信间配线设备的跳线和设备缆线之和不应大于10m，当大于10m时，水平缆线长度（90m）应适当减少； 4）楼层配线设备（FD）跳线，设备缆线及工作区设备缆线各自的长度不应大于5m； 5）配线电缆或光缆长度不应超过90m，在能保证链路传输性能时，水平光缆距离可适当加长。
（4）配线设备（BD）和（CD），跳线不应大于20m，设备缆线不应大于30m。
如上所述，我们在建筑物南侧 中侧，北侧各设置一套弱电竖井，根据《全国民用建筑工程设计技术措施/电气》14.6.2条目弱电井的面积不应小于5m2，如覆盖的信息插座超过400个时，应适当增加面积。
各竖井详图3所示。
为了给施工预留条件，方便施工，每段主干桥架之间预留50mm-100mm空隙，机柜采用U19标准尺寸，要在设备机柜面前留够足够大的位置，这样设计是为了施工、检修方便，且弱电竖井内竖向主干桥架留洞位置应详细与结构专业核对，以防与结构梁冲突。
弱电点位设计原则（参考JGJ312-2013《医疗建筑电气设计规范》11.0.4表1）。
（1）门诊部：每个诊室设置1个语音、2个内网点位（其中一个内网点位为叫号系统服务）；放射科诊室应为影像传输系统预留而外光纤点位；候诊区及走廊设置足够多无线上网AP点位，并在候诊区设置有线电视点位；办公室一个工位设置1个语音、2个内网点位，办公室内适量设置外网点位。
（2）挂号部：每个工位设置1个语音、1个内网点位。
（3）医技部：大型医疗设备房间因根据设备布置设置网络数据点位，放射科设备应设置光纤点位为影像传输系统服务。
（4）住院部：每个病床在旁边距地0.3m处设置语音点位，医疗带上设置数据点位，并根据家具摆放位置设置电视等弱电点位，VIP病房宜加密设置。
（5）公共区域（患者走廊、医生走廊）：无线上网AP点全覆盖。
4安全防范系统
根据JGJ312-2013《医疗建筑电气设计规范》第13.0.1：医疗建筑宜设置公共安全系统。
安全防范系统主要分为视频安防系统、紧急报警系统、入侵报警系统、出入口控制系统、电子巡查系统。
（1）视频安防系统大致分为数字转模拟系统与纯数字系统，随着当今科技的迅速发展，数字转模拟系统已逐步淘汰，故此工程采用纯数字系统。
全院区安防中心主机设置在一层与消防控制室，消防控制室如图4。
安防主干桥架为CT：400x200 经弱电竖井主干桥架延伸到全楼宇，水平桥架采用CT：200x100（图5）。
现场摄像机的设置原则： 1）彩色枪式摄像机：在地下三层车库车道、室外停车场出入口设置，不间断工作； 2）彩色半球摄像机：在每层楼梯间出入口、电梯厅处设置摄像机、走廊、医生办公区、病房走道，不间断工作； 3）全球形摄像机：在地下食堂、住院部大厅、急诊急救入口、门诊部门等候区设置，不间断工作； 4）电梯轿厢专用摄像机：对电梯内人员实时监控，并在电梯桥厢配置楼层显示器，桥厢内图像信号上准确实时叠加显示电梯所处楼层及电梯走向的信息； 5）室外摄像机：在建筑设置室外摄像机，对建筑物周边围墙进行24小时不间断工作。
（2）紧急报警系统。
随着社会经济发展，人民群众日益增长的物质文化的需要同落后的社会生产力之间的矛盾，导致“医闹”事件时有发生，紧急报警系统在医院智能化系统中里变得必不可缺。
紧急报警系统主机采用总线型防盗报警主机，设置在一层消防控制室，各类探测器通过总线和防区扩展模块接到主机，主机采用壁挂式安装在控制室的墙上，明装于标准86底盒上，底边距地1400mm，控制键盘用于防区设置、布防、撤防等操作，放置在操作台上，与主机之间通过RVV4x1.5套SC20管路连接（图6）。
防区扩展模块安装于弱电井内的安防层箱内，现场报警器主要设置在护士站、挂号、收费、取药窗口等人流密集场所。
（3）入侵报警系统。
在病案室、血库、重要及贵重药品库、放射污染区、封闭区周界、财务室、收费处等设置入侵报警系统。
（4）出入口管理系统。
根据医院的特殊使用功能及安全防范要求，除了对重点区域，如重症监护区、手术区及中心供应区等门的控制，还应对医生走廊与患者走廊之间的门做门禁控制，将患者与医生人流区分开，对医院的正常工作起到重要作用。
出入口管理系统主机设置在一层消防控制室，经安防桥架延伸到全楼宇（图7）。
（5）门禁主要组成。
每门禁点主要由控制器、读卡器、电控锁、出门按钮、门磁开关及电源组成。读卡器采用感应式，以感应卡为通行证，通过门磁感应器，控制门的开/关，同时管理主机将门开/关的时间、状态、门地址记录在管理机硬盘中予以保存（图8，9）。
系统能独立运行，并能与火灾自动报警系统、视频监视系统、紧急报警系统联动。当发生火灾时与火灾自动报警系统联动控制，确保释放建筑物内的消防疏散通道和安全出口处的出入口控制装置。
（6）电子巡查系统。
用于电子巡查管理，动态管理医院内电子巡查和监管，并在发生意外情况时及时报警。主要针对保安、维护等工作的监督和管理。
系统以每个楼层为独立单元作为电子巡查路线的安排，设定适当楼梯间作为电子巡查的起始点，设计成拓扑型的电子巡查路线，并以适当位置的电梯间为巡查的终点，涉及到每个公用区域，减少重复路线的出现，对重点机房进行电子巡查，保证电子巡查的有效合理性。
本系统选用在线报警方式，于消防控制室内设置系统主机一台。巡更点与门禁点合用。由保安人员按照规定时间与路线到达各个巡更点，巡更完毕后，利用巡更棒，向系统主机上传巡更信息。
5护理对讲系统
系统主机多设置在病房区护士站，后台信号接至医院HIS系统，计算机软件通过护士站主机RS485接口控制对讲系统各种功能，主机与病房内对讲分机连线采用总线制，既“手拉手”式连接，值得注意的是，最好把卫生间内防水分机放置在线路末端，这样做的目的是卫生间防水分机容易损坏，放置在末端后，即使呼叫分机出现故障也不会影响到整个系统的正常使用。
本系统主机与分机间布线采用三芯铜芯聚氯乙烯绝缘电线，型号为RVV，规格为3X1.0平方毫米（注：其中两芯线为主机到分机的连线，另一芯线为广播或输液报警功能时供电用线）。由于本系统工作电压为36V安全电压，故单独布线。 如与弱电线路平行布线时，线间距离不小于15mm。 如与强电线路平行布线时，线间距离不小于200mm（图10～12）。
6结语
随着医院建筑的不断发展，为了能更好的实现方便，快捷，以人为本等需求，医院智能化的水平将会越来越高，这需要设计人员在进行智能化的设计时不仅考虑满足现阶段的需求，还能做到兼顾未来的发展。本文从工程实例出发，简述了医疗建筑的智能化系统包含的主要内容，望和广大设计人员共同努力，更好的适应智能化未来的发展。
参考文献
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. JGJ 312-2013医疗建筑电气设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2013.
[2] 住房和城乡建设部工程质量安全监管司. 全国民用建筑工程设计技术措施/电气[S]. 北京：中国计划出版社，2009.
医用电子电路设计及应用范文4
【关键词】高功率微波医疗卫生装备电磁干扰HPM防护
1引言
高功率微波（HighPowerMicrowave，简称HPM）是指微波脉冲峰值功率大于100MW以上的微波，由于HPM本身具备的优点，其应用越来越受到各个领域的重视。HPM武器是利用高功率微波的射束能量干扰和摧毁敌方电子设备、破坏敌方武器系统或杀伤作战人员的定向能武器，自海湾战争以来，其作为一种潜在的新概念武器，已经在集“陆、海、空、天、电磁”五维一体的空间立体式信息化战争中发挥了重要的作用[1]。在未来战场上，它必将得到更为广泛的应用，这对我军雷达、通信、计算机、各种战术导弹、预警飞机、隐形飞机、车辆点火系统等武器装备构成了极大的威胁，同时，对我军后勤保障系统中的医疗卫生装备也提出了严峻的挑战[2]。
随着现代电子和工程技术的发展，医疗卫生装备对电磁信号的敏感度也越来越高，尤其是检测人体生物电生理信号的仪器，其检测结果会受到干扰，严重时会产生强电击危及生命；如果是带有计算机系统的医疗装备，大幅度的共模干扰，还会引起计算机逻辑错误、信息丢失等。比如，在战场上常用气动式电控呼吸机急救设备，其工作原理是依靠中心供氧或气泵为气源，通过微机控制对患者进行控制呼吸与辅助呼吸及自主呼吸，一旦电子控制线路受到HPM攻击和破坏，泵送气源频率将紊乱，仪器将无法正常工作，对患者生命带来极大危险[3]。在未来信息化战争环境下，高功率微波对我军医疗装备的影响已经不可避免，因此，加强医疗装备的HPM防护势在必行。
2HPM对医疗卫生装备的作用机制
随着科学技术的发展，现代医学仪器逐渐向微型化、智能化方向发展，其核心部件基本都由微处理器控制。高功率微波主要通过微波的热效应对医疗装备中的元器件如单片机、电阻、电容、半导体器件等产生破坏。典型的HPM失效效应是电子元器件的烧毁，其次是使电气子系统的性能受到影响，以及使其工作状态改变。
2.1HPM破坏机制
HPM对医疗卫生装备等电子设备的作用机制，概括起来主要有以下两方面[4]：
（1）电效应，是指在高功率微波下金属表面或金属导线上产生感应电流或电压并对此电子元器件产生的效应，如造成电子元器件状态的翻转、器件性能的下降和半导体器件的击穿等。
（2）热效应，是指微波照射电介质材料时，该材料会吸热升温的现象。材料单位体积吸收的功率值与电场强度平方成正比，随着材料导电率的升高而增加，此外，还与介电常数和微波频率有关。这种热效应会使目标瞬间被加热。轻者，医疗装备的电子系统受到干扰而失效；重者，整个系统将被摧毁。
2.2HPM破坏阈值
HPM的攻击目标主要是各种武器系统和作战平台中最关键而又最脆弱的电子设备以及卫勤系统中的急救仪器，同时，在其作战区域内所有电子或电气设备都会受到威胁[5]。根据国内外的研究成果，列举一些高功率微波对电子元器件、医疗卫生装备的计算机系统、一些军用设备的破坏阈值。表1给出了电磁脉冲对各种电子元器件干扰和破坏的阈值。表2给出了高功率微波对医疗卫生装备的计算机系统的破坏阈值。
由此看出，HPM对不同类型的电子元器件产生干扰和破坏的能量不同，对医疗卫生装备的计算机系统产生干扰和破坏的功率密度也不同。军用医疗设备多为传感器电子产品，比如用于战场急救的监护仪，主要用于检测人体生理参数指标，包括脉搏、呼吸、血压等，而这些电生理信号是十分微弱的，极易受到干扰，若外界电磁波能量过大，就会对军用电子设备产生直接破坏，使其无法正常工作。
2.3HPM破坏途径和过程
高功率微波进入医疗电子设备的途径是多种的，主要是通过前门耦合和后门耦合两种途径。所谓前门耦合，是指HPM能量通过天线或传感器等媒介耦合到其接收和发射系统内，以破坏其前端电子设备。如果入射的HPM能量的主要频谱分量在前门通道的通频带内，会有很强的HPM能量耦合到内部系统的界面上。例如，弱微波能量通过前门耦合，冲击和触发电子系统产生假的干扰信号，干扰雷达、通信、导航等设备的正常工作，或使其过载而失效。能量稍大，即可能烧毁微波检波二极管、混频器等。后门耦合，是指HPM能量通过机盒的缝隙或小孔渗透到系统中。若耦合进入电子系统的微波能量较少时，可干扰其电子设备，使电路功能产生混乱，出现误码，信息传输中断，抹掉记忆信息等；当耦合进入电子系统的微波能量较大时，会造成电路系统和电子器件、计算机芯片等永久损伤或烧毁。
HPM对电子设备或电气装置的破坏过程主要包括渗透、传输和破坏三个环节。
首先电磁波由天线、电缆、各种端口部分或者表面的媒介向内部渗透，其能量变成随时间、空间变化的大电流、大电压，然后以电磁脉冲渗透的上述部分作为能量中转站传输到内部脆弱的部位（电子元器件、集成电路等），最后进入空间结构的电磁脉冲作用于非常小的高密度的脆弱部位（电子元件、集成电路芯片及连接点等），由于能量密度极高而造成破坏。
3医疗卫生装备的HPM防护
医疗卫生装备是军事装备中极其重要的一部分，且绝大多数装备都属于电子产品，如监护仪、呼吸机、麻醉机、输液泵等，其内部元器件及集成电路在高功率微波环境下都会受到不同程度的破坏，生理信号的监测、传输和处理也会受到电磁波的干扰，甚至失效或损坏而不能正常工作。因此，加强医疗卫生装备的HPM防护研究已经成为军事医学领域亟待解决的问题，具有重要的意义。HPM武器从不同途径对电子设备构成杀伤，为了有效防护HPM武器，需要根据其对目标杀伤的途径和破坏效应采取相应的防护措施。目前，通常的防护措施主要有电磁防护、HPM耦合通道防护、HPM加固等。
3.1电磁防护
电磁防护是目前电子设备普遍采用的方法，主要包括电磁屏蔽、接地处理、滤波等。(1)屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减少电磁能的传输，达到电磁防护的一种重要手段。有效的加固方法是使所用医疗设备完全置于一种不让电磁场到达被保护的设备的箱体，但是，所有的设备都需要获得电力，并且与外界通信，虽然现在很多医疗设备的设计采用蓝牙无线通信，但难以避免检测人体生理参数的测试探头多数为有线连接，这些进入点为高功率微波的电气瞬态进入提供了机会。若改用光纤通信，在满足传送数据要求的同时，必须对所有进入箱体的导电通路加装电磁抑制器件。同样，如果选择合适的吸波材料可以将反射未完全的部分吸收掉，而不至于进入系统内部造成破坏。(2)接地处理是最基本的电磁防护措施，通过适当的方法与大地连接，以提高电子设备电路系统工作的稳定性。机壳接地，可以有效的抑制外界电磁场的影响，避免机壳电荷累积过多导致放电而造成的干扰和破坏。(3)滤波方法指设计适当的滤波器来去除电磁干扰的方法。滤波器可以由电阻、电感、电容一类无源或有源器件组成选择性网络，以阻止有用频带之外的其它成分通过，完成滤波作用；也可以由铁氧体一类有损耗材料组成，由它把不希望的频率成分吸收掉，达到滤波作用。
3.2HPM耦合通道防护
根据电磁波进入医疗卫生装备的方式可以分为对从前门耦合进入电子设备的HPM防护和对从后门耦合进入电子设备的HPM防护。
(1)对从前门耦合进入电子设备的HPM防护,由于电子设备工作时的对外端口(如天线)是必须的，电磁干扰从前门耦合进入电子系统通常难以避免。在强微波照射下，常规电子防御措施如采用新频段、扩展信号频谱、增大有效辐射功率、提高接收机的信噪比等将全部失效，因为HPM武器的功率更强，频谱更宽，即使不烧毁电子设备，也会形成压制性干扰。在弱微波能量辐射下，医疗卫生装备的常规反干扰措施依然可行。
(2)对从后门耦合进入电子设备的HPM防护,医疗卫生装备机箱上的任何小孔、缝隙的作用都非常像一个微波腔体中的槽口，能让微波辐射直接激励或进入腔体。HPM进入装备腔体后就会对腔体内的集成电路和一些敏感器件产生干扰或破坏。所以对于后门耦合的防护来说，首先考虑的应是阻止HPM侵入医疗装备的腔体中。
3.3医疗装备HPM加固
HPM加固，是指在电子设备中，综合性能、成本、复杂程度，在极宽频率范围内发现电子系统中的薄弱环节，采用各种手段使系统免于HPM的损伤的工作过程。
对于军用医疗装备，一般加固战略分为两种：(1)控制耦合，通过控制天线和后门进入点，或者通过系统设计，采用诸如吸收提、限幅器、滤波器和屏蔽等措施反射或衰减入射的HPM场；(2)降低敏感度，设计足够坚固的子系统和组件，在遭遇HPM环境后仍能执行使命。超级秘书网
不同于一般电子设备，医疗设备是用于检测和监测人体生理弱信号，其对电磁的敏感度更高，防护和加固的要求也更加严格。从防护策略上考虑，可以采用分级防护的方法，即系统级防护、设备级防护、组件级防护、元器件防护。根据医疗设备的HPM电磁加固技术，开展二极管等元器件的终端保护装置研究，计算机主板等的屏蔽技术研究，敏感元器件等的应用研究。
4结束语
随着HPM技术的进一步发展以及HPM武器的广泛适应，未来战场的电磁环境变得更加恶劣，这对我军医疗卫生装备的抗电磁干扰性提出了更高的要求。如何提高医疗卫生装备的抗电磁干扰性，提高我军卫勤保障能力，是当前各级医疗卫生机构面临的严峻而又现实的问题。只有立足我军现有的卫生技术装备的发展水平，掌握HPM对各类医疗装备的作用规律，采取更加新颖可靠的防护措施，才能充分发挥现有医疗卫生装备的性能，提高我军卫勤保障的能力。
参考文献
[1]吕文红，郭银景，唐富华等.电磁兼容原理及应用教程[M].北京：清华大学出版社,2008.
[2]霍元义.电磁干扰及电磁干扰对医疗仪器设备的影响与对策[J].医疗卫生装备,2004,6:172–174.
[3]MatsG.Backstrom,KarlGunnarLovstrand.SusceptibilityofElectronicSystemstoHigh-PowerMicrowaves:SummaryofTestExperience[J].IEEETransactiononElectromagneticCompatibility,2004,3(46):396-403.
医用电子电路设计及应用范文5
关键词：医疗器械；电子设备；常见故障；保养维修
在科技水平不断提升以及产生的推动作用下，医疗卫生领域对于新型医疗设备的投入越来越多，为病患的诊治提供了更多的辅助手段，使得诊治更加便捷、高效、精准。医院医疗设备的完善程度，可直接体现医院的医疗水平，因此需要给予高度重视。因为医疗器械电子设备在日常使用时，会出现负担过重的情况，进而有一些故障产生，影响病患的诊断。因此，做好医疗设备的保养维修是医院需要关注的重点问题。结合实际经验，分析医疗器械电子设备维修中存在的问题以及相应的管理对策。
1 医疗器械电子设备维修保养的意义
医疗事业发展与国民健康水平有着直接的关系，其中医疗器械的使用，发挥了不可替代的作用。医疗器械中电子设备的正常应用，与医疗设备的价值发挥有直接关联，更是诊断患者的依据，产生的价值不可替代。医疗器械电子设备日常保养维修工作的开展，不但能够确保设备正常运行，更能对医疗诊断以及治疗的有序运转给予维持，尤其是大型医疗器械电子设备，不但可以对临床工作顺利进行给予保障，还能够减少维修成本。确保器械的正常使用，是医疗检查有序运转的保障，同时，还能够对医患关系给予缓解，帮助患者快速查询身体疾病，对患者的身体健康有一定的帮助效果，此外，也影响着医院的未来和长期发展[1]。
2 医疗器械电子设备常见故障
2.1 人为操作故障
如果医疗人员对于医疗设备的使用不熟练或者操作不规范、不到位，会对设备的正常工作造成影响，甚至因为操作人员的疏忽以及责任感不强，暴力强制运行设备，并且维护概念较为缺乏，进而导致设备频繁发生故障，对设备的正常运行以及使用寿命都会产生严重影响。
2.2 维修方式陈旧
科学技术的迅猛发展，对医疗器械的科技水平起到了有效的带动效果，同样，电子设备的维修水平也有了相应的提升和优化。但是，当前医疗器械电子设备的维修方法却比较传统，无论是仪器检测，还是维修手段都比较落后，这对设备的维修质量会产生一定的影响。究其原因，是因为医院对电子器械的维修并没有给予足够的重视，由于保养维修中投入的人力物力资源不足，以至于无法保证维修保养质量，造成设备发生故障。
2.3 日常维护不重视
在应用医疗器械电子设备过程中，不可忽视的环节是日常保养。借助保养工作能够及时发现电子设备存在的问题，第一时间进行处理，可避免故障的发生。但结合目前的情况来看，医院并没有终点关注设备的日常保养工作，尽管编制了保养计划，但由于计划内容复杂、程序繁琐，具体执行时没有严格落实，以至于维护时经常有设备遗漏情况发生。
3 医疗器械电子设备日常维修技术
3.1 电路分析法
该项维修技术一般应用在价值高、且大型的医疗器械当中。对维修人员的技能以及专业知识有着非常严格的要求，需要维修人员能够根据电路原理以及作业框架，对机械的各个层面开展详细检查。其中，要对多用表、示波器等器械熟练使用，从而对故障的类型有所掌握，能够及时找到问题，以及出现问题的原因，开展有针对性的保养维修工作。因为当前很多设备都是进口设备，有着极高的精度要求，因此维修人员还需要有相应的外语能力，能够读懂外文说明书，便于对故障进行分析处理。
3.2 观察技术
该项技术在一些简单的小型设备当中更为适用。在设备出现故障之后，借助直接观察的方式，通过测量法便能够明确相应的原因。从外部装置一直到内部电路板，通常情况下故障的表现有：① 磨损故障、错位故障；② 常动开关故障或者继电器损坏；③ 电阻损坏、电容损坏、换能器损坏；④ 连接线路损坏、操作手柄线路损坏。该项方法是非常常见的一种维修技术，但需要维修人员有相应的技术和维修经验。
3.2 逆程分析
逆程分析法便是反方向分析。与数学问题当中结合问题探找线索，并根据条件找到已知的原理类似，一般会在中、小型设备当中使用。由于中、小型设备只有工作原理简介以及专用器件简介而无电路图，所以维修人员需要从设备的运行目的开始，对工作所需条件进行查找，逐步向前探寻出需要，进而找出故障点。
3.4 信息技术分析
信息技术维修，属于现代技术针对电子设备故障类型开展分析的有效形式。当前医疗器械技术已经十分先进，对医疗设备维修技术的发展产生了非常强的带动效果，可以借助市场中知名品牌的维修设备开展维修工作。例如：麦迪逊探头技术以及西门子探头技术，这些技术会针对设备内部开展探测，从而获取图像信息，之后便可以对故障问题开展分析。此外，设备科还需要构建相应的电子档案系统，详细记载及备份设备故障类型以及采用诊断维修方法，为之后的设备维修提供依据。
4 医疗器械电子设备日常保养对策
4.1 完善强化保养制度
为了延长医疗器械电子设备的使用寿命，降低医疗器械电子设备故障发生的概率，需要完善电子设备的保养维修管理工作。为保障维修保养工作的有序开展和实施，设备科需要加大与使用科室的沟通及协调，共同编制医疗器械电子设备维修计划以及相应的保养制度，强化保养工作的开展，并完善各项维修保养记录。此外，维修人员还需要针对使用人员做好相应的指导，对注意事项详细讲解，可以将设备故障发生的概率降低[2]。
4.2 加大管理力度
首先，需要将设备的维修管理制度加以完善。从医院的角度来说，加强维修管理，可以保障设备维修工作的正常开展保障，特别是医院领导层，要高度重视电子设备维修保养工作，强化维修人员的培训及管理，使其具备更强的技能及素养。此外，医院还要投入更多的人力、物力、财力，为设备维修提供更加充分的基础保障。其次，针对医疗设备维修工作的开展，还要有一系列的考核，以规避维修工作中出现的不足和问题。
4.3 落实与监督维修保养工作
因为医疗器械电子设备的使用非常频繁，因此日常维护以及定期的故障检查工作必不可少，这样能够及时发现磨损和故障。此外，还需要做好日常维护，掌握设备运行情况，从而减少设备故障的发生。其中，医院需要对维修和保养工作严格监督，制定相应的监督措施，构建故障维修档案，确保每一项维修工作都能够有效落实，详细记录设备的使用、维护等工作，为之后的维修检查提供数据基础。维修管理人员还需要对设备工作现状开展等级分析，为分级管理提供便利[3]。
5 结束语
新医改的实施以及蓬勃发展的医疗器械市场，使电子设备在医疗器械中的应用更加广泛，为保障设备的高效应用，相应的维修以及保养工作必不可少，需要熟悉电子设备经常出现的问题，制定相应的维修以及管理措施，保证医院诊疗工作的顺利进行。
参考文献
［1 ］宫强.医疗器械电子设备维修中存在的问题与管理对策［J］.科技创新与应用，2020 （15 ）：193-194.
医用电子电路设计及应用范文6
关键词：高科技；医疗；维修
中图分类号：R197.39文献标识码：A文章编号：1003-5168（2015）09-0033-2
作者简介：刘健（1970.7-）男，本科，工程师，研究方向：医疗器械维修；张伟（1971.1-）男，本科，工程师，研究方向：计算机应用
面对新型复杂的医疗设备，医疗机械维修部门要保证医疗器械的正常运行，必须有高科技人才、高科技维修手段和工具。
1高科技在医疗器械维修中的应用
在医疗器械的使用中，难免会发生故障，帮助医疗器械恢复功能以及性能，是医疗器械维修的主要工作。但是，面对不断精进的医疗器械设备，维修的难度增高，技术性要求越来越高，对维修工作带来巨大挑战。
1.1高科技在医疗器械维修中的必要性
医院诊疗过程中，先进、精密的仪器越来越重要，不仅提高了临床会诊的效果，也提升了医院的竞争力，带来了可观的经济效益。但是，很多医院没有对医疗器械维修管理工作引起重视，对其投入不足，导致医疗器械维修水平低下。因此，提高医院医疗器械维修管理水平，不仅要引进现代化器械，还要将高科技运用到维修工作，真正成为高科技医疗器械正常运行的支撑。
1.2高科技的应用
1.2.1高科技人才
高科技人才无论在先进医疗器械的使用，还是故障维修中，均起着决定性作用。计算机系统、传感器、自动化控制等新兴技术越来越多地应用在医疗器械中。原有的维修知识和技能根本不能满足现代化需求，技术人员必须掌握一定的计算机软、硬件的知识，以及自动控制原理、模拟电路等知识，此外，技术人员必须有独立思考和解决问题的能力，才能对高科技医疗器械故障维修得心应手。
1.2.2高科技维修工具
目前来看，大规模集成电路在高科技医疗器械中占主导地位。万能表、普通示波器已不能够满足高科技设备的维修要求，需要新型工具，如集成电路在线测试仪、智能示波器等。这些先进检修工具的运用，很大程度提升了医疗器械的维修水平。现在的电路板大多是多层板，原件焊下检测会损坏电路板，维修起来很麻烦。智能集成电路在线测试仪实现了集成芯片的在线测试。主要是通过计算机中存在的库文件，比较集成电路芯片的逻辑功能，并判断其工作有无异常。此外，集成电路在线监测仪还具有学习功能、LSI分析功能、离线测试功能等。在线测试仪最大化缩小了检修范围，极大地提高了维修效率。在近几年引用的大、中型医疗器械设备中，广泛运用了SMT表面贴装技术。这一类型的电路板，普通电烙铁无法拆装板上的原件。然而，“焊接工作站”，利用这种高科技产品，对SMT表面贴装技术线路板进行维修，可以简便很多。此种焊接工作站适用于拆装各种集成电路芯片、几十类其他元件拆装焊头。并且，焊头温度调节由电脑控制，精准到只有1℃以内的误差。仪器具有脉冲加热、电镀工能，操作方便，应用广泛［1］。
1.2.3高科技手段
高科技手段作为现代化医疗器械维修的支柱。计算机网络技术不仅在其他行业领域运用较多，在医疗器械应用中也非常重要。计算机光盘资料十分丰富，可以包含数十本工程技术人员手册以及大量电子元器件数据，放入计算机中对数据进行读取、查询都十分便捷。进口设备相较于国产设备，使用寿命更长，可靠性高。但进口医疗器械中有些元件是专用原件，具有专业性和特殊性。一旦出现故障，由于机器自带资料不足，不能够精确掌握设备的原理，加上损坏部件在国内市场上很难买到，商往往是不愿意兜售的，或者就算买到，精准度也常常不能达到设备要求，严重影响了设备的维修速度和维修质量。医院维修部技术人员可以通过网络搜索引擎，搜索国外的生产厂家和相关说明文，或者与生产厂家直接联系，购买时间短、价格低，极大提高了工作效率。另外，还可以下载共享软件，对设备的升级和维修都有很大帮助。此外，技术人员可以通过网络阅读最新的医疗设备咨询，获取更多国外最近医疗设备的信息，提高自身专业素养。由此可见，计算机网络技术在医疗器械维修工作中的地位。
2高科技管理
现代医院所使用的医疗设备资产保有量比较大，如果维修医疗设备采用手工做账，就会存在很大的误差，查阅起来也很麻烦。总之，花费了大量的人力和财力，却没有可观的实效。依靠计算机网络信息系统，既提高了医疗器械设备的维修效率，又增加了维修工作的透明度。医疗器械维修管理系统具有很实用的特点。采用SQL2000数据库平台，联机处理各种数据和电子商务各方面问题，扩大了医疗器械维修规模；合理监督医疗器械维修，通过计算机连接了各科室和各部门，医疗器械设备维修中所需要任何数据和记录都可以在计算机网络平台得到共享，拥有非常顺畅的数据流动性。医院领导能够实时掌握医疗设备的维护、检修情况，可以及时针对问题提出解决措施。此外，医疗器械维修管理系统能够分类管理医疗设备的使用时长和评估设备寿命，可以利用计算机网络资源，及时更新器械运用，和补充设备所需资料。医疗器械维修管理系统，还能够帮助维修技术人员查找设备维修所需资料。医院工程科室的领导通过计算机网络，及时了解设备维修技术人员的具体情况，并得到设备维修人员绩效考核的计算结果，以及医院其他科室的服务指数结果，有利于加强医院的管理，提高医院各方面的工作水准。
3几类高科技技术工具应用介绍
3.1医用计算机
计算机故障一般是软件和硬件两方面的问题，软件方面常见的故障是系统问题，解决途径也很简单，一般通过恢复系统和杀毒操作等。硬件出现问题的话，就需要修复和更换一些电子器件。
3.2触觉钳
触觉钳是医疗器械维修中机电一体化的应用之一，在医疗器械维修中应用广泛。主要根据医学钳子系统的触觉以及力的反馈能力，进行医疗机器人的开发、信息采集和传递，获取充分触觉信息，触觉钳的双边远程遥控操作的同步性和反馈性非常重要［2］。
3.3光学仪器
科研人员逐渐深入认识到光的本质，并极大地助力于现代光学研究，推动了光学仪器的开发应用，帮助医疗器械维修解决了很多难题，被广泛运用于仪器的检测和维修。
4结语
在今后，需要不断加强高科技在医疗器械维修中的研究和应用，不断创新和优化，推动医疗事业的发展。
参考文献：
［1］王军骅，李燕.几种新型工具及材料在医疗仪器维修中的应用［J］.医疗设备信息，2001（9）：66.
