治疗类仪器设计原理
治疗类仪器设计原理
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仪器治疗包括手术治疗和非手术治疗。 手术治疗是指用激光、高频电磁波、放射 线、微波、超声等单独的或配合传统手术 的治疗。而非手术治疗则是用电疗、磁疗、 热疗、放疗等宏观无创的方式进行治疗。
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治疗类仪器的设计原理是基于各种物理因子 对人体不同的生理和生物效应。
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电磁辐射的特点：
根据近代物理学的观点，所有的电磁辐 射不仅具有波动性而且具有粒子性。
16mm，重量仅40～60克；四是控制技
术，一般采用微处理器，进行按需式程
序控制。
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心脏除颤器
心脏除颤器是一种能将脉冲电流输入心脏，以 消除心脏颤动，使之恢复窦性心律的近代医疗电 子仪器。心脏发生纤维性颤动 (分心房纤维性颤动 和心室纤维性颤动，简称房颤和室颤)，特别是发 生室颤时非常危险，不及时抢救就会死亡。而一 种有效的抢救方法就是对心脏进行电除颤 (defibrillation)。心脏起搏与心脏除颤的区别是： 后者除颤时将一次瞬时高能脉冲作用于心脏，一 般 持 续 时 间 是 4~10ms ， 电 能 在 40~400 焦 耳 （瓦·秒）内。
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心脏除颤器的原 理是利用LC电路进行 高压直流充放电。高 压发生器能将+l5V的 低电压转变为 3.5kV~6kV的直流高压。
K经的过常高闭压触继头电向器高压电容器C充电。对病人除颤时， 一个电极放在胸前胸骨部位，另一个放在胸前心尖 部位，医生按下放电按钮，高压继电器K动作，使放 电的一对触头闭合，电容C中的电荷迅速通过电感线 圈L和两个电极在人的心脏区域作短时间的放电，给 心脏一个大电流刺激。这样，往往可以纠正室颤， 使心脏恢复正常跳动。
２、导联线，把脉冲传输到刺激位置； ３、电极，把刺激脉冲安全、有效地传 输到可兴奋组织。
医疗仪器原理与设计期末总结缩印
医学仪器（medical instrument ）：以医学临床诊治和医学研究为目的的仪器，包括所需软件。
生物信息：生物体的细胞、组织、器官的生理、病理、药理过程所反映出来的各种信息 。
医学电子仪器主要是用来检测和处理生物信息，从而分析研究人体（生物体）的结构与机能，给诊断提供依据，或用于辅助治疗。
该类医学仪器主要有两方面用途：（1）探寻生物成份或生物组织机体的特性和内部结构（用来诊断）；（2）导致生物特性的改变或形成生物效应和破坏（用来治疗和康复手术）例如：辐射治疗肿瘤、激光治疗近视眼等。
医学仪器基本构成（一）生物信号采集系统：包括被测对象、传感器或电极，它是医学仪器的信号源。
传感器和电极的性能好坏直接影响到医学仪器的整体性能。
（二）生物信号息处理系统：对信息检测系统传送过来的信号进行处理，包括放大、识别（滤波）、变换运算等各种处理和分析。
（三）生物信息的记录与显示系统：将处理后的生物信息变为可供人们直接观察的形式 。
（四）辅助系统：辅助系统一般包括控制和反馈、数据存储和传输、标准信号产生和外加功能源等部分。
医学仪器工作方式：医学仪器的工作方式是指因其检测和处理生物信息方法的不同，而采用的直接的或间接的、实时的或延时的、间断的或连续的、模拟的或数字的各种工作方式。
一、医学仪器的主要技术特性a) 1. 准确度（accuracy ） b) 2. 精密度（precision ） 用同一种方法多次测量所得的数值的接近程度。
c) 3. 输入阻抗（input impedance ） 医学仪器的输入阻抗与被测对象的阻抗特性、所用电极或传感器的类型及生物体接触界面有关。
其表达式通常为：d) 4. 灵敏度（sensitivity ） 当输入为单位输入量时，输出量的大小即为灵敏度的值。
e) 5. 频率响应（frequency response ） f) 6. 信噪比（signal to noise ratio ） 噪声定义：除被测信号之外的任何干扰。
现代医学电子仪器原理与设计总结
医学仪器（medical instrument）：以医学临床诊治和医学研究为目的的仪器，包括所需软件。
生物信息：生物体的细胞、组织、器官的生理、病理、药理过程所反映出来的各种信息。
医学电子仪器主要是用来检测和处理生物信息，从而分析研究人体（生物体）的结构与机能，给诊断提供依据，或用于辅助治疗。
该类医学仪器主要有两方面用途：（1）探寻生物成份或生物组织机体的特性和内部结构（用来诊断）；（2）导致生物特性的改变或形成生物效应和破坏（用来治疗和康复手术）例如：辐射治疗肿瘤、激光治疗近视眼等。
医学仪器基本构成（一）生物信号采集系统：包括被测对象、传感器或电极，它是医学仪器的信号源。
传感器和电极的性能好坏直接影响到医学仪器的整体性能。
（二）生物信号息处理系统：对信息检测系统传送过来的信号进行处理，包括放大、识别（滤波）、变换运算等各种处理和分析。
（三）生物信息的记录与显示系统：将处理后的生物信息变为可供人们直接观察的形式。
（四）辅助系统：辅助系统一般包括控制和反馈、数据存储和传输、标准信号产生和外加功能源等部分。
医学仪器工作方式：医学仪器的工作方式是指因其检测和处理生物信息方法的不同，而采用的直接的或间接的、实时的或延时的、间断的或连续的、模拟的或数字的各种工作方式。
一、医学仪器的主要技术特性a) 1. 准确度（accuracy）b) 2. 精密度（precision）用同一种方法多次测量所得的数值的接近程度。
c) 3. 输入阻抗（input impedance）医学仪器的输入阻抗与被测对象的阻抗特性、所用电极或传感器的类型及生物体接触界面有关。
其表达式通常为：d) 4. 灵敏度（sensitivity）当输入为单位输入量时，输出量的大小即为灵敏度的值。
e) 5. 频率响应（frequency response）f) 6. 信噪比（signal to noise ratio）噪声定义：除被测信号之外的任何干扰。
现代医学电子仪器原理和设计
监护导联电极旳颜色标识有AHA（美国心脏协 会）和IEC（国际电工委员会）两个原则见表61。
⑴ 电极放置正确；⑵ 电极与皮肤接触良好； ⑶ 导联选择正确；⑷ 排除外部干扰。
虽然心电监护原理与常规心电图机旳检测原 理基本相同，但心电监护功能并不能完全替 代常规心电图机。目前监护仪旳心电波形一 般不能提供更细微旳构造，也就是说其细微 构造旳诊疗能力还不强，这是因为两者旳目 旳不同。心电监护旳目旳是长时间、实时地 监测患者旳心率情况。两种仪器在测量电路 中，放大器旳通带宽度及时间常数都不同。
若保持光旳途径不变，吸光度便与物质旳吸光系 数和溶液旳浓度成正比。
血液中氧合血红蛋白（HbO2）和还原血红蛋白 （Hb）对不同波长旳光旳吸收系数不同，如图6-4所 示，在波长为600～700nm旳红光区，Hb旳吸收系数 比HbO2旳大；而在波长为800 ～1000nm旳近红外光 区， HbO2旳吸收系数比Hb旳大；在805nm附近是吸 收点。
反射式传感器示意图 如图6-6所示
反射式血氧饱和度旳检测原理与透射式血氧饱和度 旳检测原理旳电路部分基本相同，不同旳只是传感 器。反射式传感器也是由两种波长旳发光二极管和 光敏元件构成，但光敏元件接受到旳是组织旳反射 光。因为光线在组织中旳运动呈现随机性，反射式 传感器所接受到旳光线极难拟定其确切旳检测区域， 从概率意义上说，光线从光源发射经组织传播到光 敏元件接受，走过旳是一条香蕉状路线，所以，光 源与光敏元件旳距离是一种主要旳参数，一般设置 为4～10mm
3. 影响血氧饱和度精确测量旳原因
医疗设备工作原理
医疗设备工作原理医疗设备是现代医疗体系中不可或缺的一部分，它们通过应用科学技术，提供医疗诊断、治疗和监测等服务，为医护人员提供准确的病情信息和有效的治疗手段。
这些设备背后隐藏着复杂的工作原理，本文将探讨其中几种常见的医疗设备及其工作原理。
一、核磁共振成像（MRI）核磁共振成像是一种无创的医学诊断技术，常用于获取人体内部组织和器官的影像信息。
它利用细胞和组织内原子核的自旋磁矩及其在外加磁场和射频脉冲作用下的反应来实现。
核磁共振成像设备由主磁场、梯度线圈、射频系统和计算机控制系统组成。
主磁场产生一个稳定的磁场环境，梯度线圈用于拍摄不同方向上的切面图像，射频系统则用来激发和接收核磁共振信号。
二、超声波成像超声波成像利用声波在组织中的传播速度和反射特性来获取人体内部结构的图像。
它主要由超声波发射器、接收器、传感器、放大器和显示器等部件组成。
在工作过程中，发射器发射高频声波，然后由传感器接收反射回来的超声波信号。
通过计算声波的传播时间和接收到的信号来重构图像，并在显示器上展示。
三、心电图机心电图机是用于检测心脏电活动的设备。
它通过测量和记录心脏的电位变化来提供关于心脏功能和异常情况的信息。
心电图机由导联电缆、心电图传感器、放大器和记录器等部件组成。
心脏电位变化通过导联电缆连接至传感器，然后转化为电信号并放大。
最后，记录器将信号记录下来，并展示成心电图波形。
四、血压计血压计用于测量人体的血压值，有助于评估心血管系统的功能和健康状况。
血压计主要分为自动式和手动式两种。
自动式血压计通过气压变化来测量血压值，手动式血压计则需要医护人员使用听诊器来监测血压值。
无论是自动式还是手动式，血压计都需要精确的传感器来测量压力并将其转化为数字信号，然后显示在血压计屏幕上。
在医疗设备的工作原理中，科学原理和技术手段相互结合，为临床医疗提供了重要的支持。
了解医疗设备的工作原理，不仅有助于我们理解和使用设备，还能够更好地参与和理解医疗过程，提高我们对健康的管理和关注。
综合治疗仪原理
综合治疗仪原理
综合治疗仪是一种通过结合多种物理疗法的方法来治疗疾病和促进健康的设备。
它的原理是利用不同的物理疗法相互协作，从而达到更好的治疗效果。
综合治疗仪通常结合了以下几种物理疗法：
1. 电疗法：通过传递电流来刺激和调节神经和肌肉组织。
电疗法可以被用来减轻疼痛、促进血液循环、增加肌肉力量和促进组织修复。
2. 热疗法：通过热的作用来刺激血液循环、放松肌肉、减轻疼痛和促进组织修复。
热疗法可以利用热敷、热水浴、电热毯等方法来实施。
3. 冷疗法：通过冷的作用来减轻炎症、肿胀和疼痛。
冷疗法可以利用冷湿敷、冷水浸泡、冰袋等方法来实施。
4. 磁疗法：通过利用磁场来影响生物体内的细胞和组织。
磁疗法可以促进血液循环、减轻疼痛和促进组织修复。
综合治疗仪将上述不同的物理疗法结合在一起，可以根据患者的需要和具体病情，通过调节相应的参数和疗程来实施治疗。
综合治疗仪的原理是通过提供适当的物理刺激来改善身体的功能和健康状况，以达到治疗和康复的目的。
需要注意的是，综合治疗仪的使用应由专业医务人员指导和监
督，以确保治疗的安全和有效性。
每个人的病情和身体状况都不同，因此治疗方案应根据个体化的需求进行制定。
治疗类仪器设计原理
此类仪器早期大都采用电子线路控制， 功能比较单一。现在一般采用单片机控制， 功能较多，不但有多档参数选择，而且有 刺激参数显示。有的仪器还做成治疗诊断 两用型的，即不但可用来电刺激治疗，而 且具有强度-时间曲线检查和时值测定等诊 断功能。
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电刺激方式： 电刺激系统通常由三部分组成： １、脉冲发生器，产生使神经去极化的
脉冲序列； ２、导联线，把脉冲传输到刺激位置； ３、电极，把刺激脉冲安全、有效地传
输到可兴奋组织。
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按照电刺激部位，刺激类型可划分如下： １、表面刺激 ２、经皮刺激 ３、植入式刺激
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电刺激的生物效应：
阳极中断 刺激的电化学效应 脑组织的刺激与效应 周围神经的刺激与效应 肌肉组织的刺激与效应 电极腐蚀 组织损伤
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仪器治疗包括手术治疗和非手术 治疗。手术治疗是指用激光、高频电磁波、 放射线、微波、超声等单独的或配合传统 手术的治疗。而非手术治疗则是用电疗、 磁疗、热疗、放疗等种物理因 子对人体不同的生理和生物效应。
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电磁辐射的特点： 根据近代物理学的观点，所有的电
治疗类仪器设计原理
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9.1概述
现代临床医学对疾病的治疗的方 法主要有以下几种：
药物治疗 手术治疗 仪器治疗 心理治疗
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人类对抗疾病的过程分为四个阶段，即：预防、 诊断、治疗及健康。其中治疗除了药物治疗和手术治疗外， 各种新的物理治疗方法及相应的仪器现正发挥着日益重要 的作用。物理治疗 (简称理疗)就是利用热、光 (包括辐 射)、电、磁、声、机械等物理能量作用于人体，达到治 疗疾病或缓解病痛的目的。
理疗在我国有着悠久的历史。中医中的针炙、 按摩、拔火罐、热疗、磁疗等治疗方法至今仍在使用。现 代理疗技术，是伴随着现代科学技术的发展而兴起的，不 仅出现了利用静电、交直流电、微波、射频电磁波、激光、 红外、紫外、超声波、高能粒子等效应的新型物理治疗手 段和方法，而且给传统的理疗方法注入了现代科学技术的 新内容。本章主要介绍利用电、微波、射频电磁波、超声 波等物理能量的治疗用电子仪器。
各项治疗仪器的治疗原理
各项治疗仪器的治疗原理治疗室各项仪器治疗原理及使用方法一、微波治疗1、治疗原理：就是微波致热效应治疗原理，是将生物体置于微波辐射中完成的，不同于一般的体表热疗，通常采用经尿道或在直肠对前列腺进行加热的体内疗法，在生物体受到较大功率微波辐射时，机体温度会逐渐上升，使活体****引起许多生理反应，杀死致病病原体如支原体、衣原体、乳头瘤病毒等。
受热后血管扩张，引起血流增加，增强细胞膜的渗透性，增加了毛细血管的压力，加快****的新陈代谢，加带毒素、细菌、病毒微生物和渣质从患部输出的速度，使肌肉松驰，消除疼痛和缓解肌肉痉孪等。
2、微波的主要作用：（1）杀死病原微生物如支原体、衣原体乳头瘤病毒、疱疹病毒、梅毒螺旋体、念珠菌等。
（2）加速被杀死致病病原体及其毒素排除体外。
（3）消除炎症，减轻或消除后尿道机械性梗阻。
（4）加速局部血液循环（毛细血管扩张）使药物在患部最大量吸收。
3、先进性、科学性：（1）其是一种安全、方便、良好的非手术的方法，既痛苦小、疗程短、无其它不良反应，又可在门诊直接完成。
（2）不同于一般的体表热疗，是采用经尿道或在直肠对前列腺进行加热的体内疗法，是一种非接触性加热方式，不存在因电接触造成的热灼伤和电灼伤。
（3）又可开创三维疗法，采用全身药物静滴治疗、微波电磁波治疗、五腔管直接注射到前列腺体的综合治疗，是目前治疗前列腺肥大、前列腺炎、尿道炎等科学、有效的治疗。
4、适应症：前列腺炎、前列腺肥大、前列腺增生、尿道炎、阴道炎、盆腔炎、宫颈炎、宫颈糜烂、子宫肥大、尖锐湿疣、生殖器疱疹、梅毒等。
5、禁忌症：全身性感染性疾病、糖尿病活动期、出血性疾病、女性经期、尿道狭窄或有外伤史、急性尿道炎、还有装有心脏起博器的患者绝对禁止。
6、操作规程：（1）操作前准备：①预先检查电源是否通畅，电源插座及开关有无故障，同时检查水箱内循环水是否充足，若不足应予以补充。
②启动电脑自控系统，检查显示程序是否准确无误。
③启动微波主机系统循环水温度在19-22C时可以开机操作。
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输到可兴奋组织。
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按照电刺激部位，刺激类型可划分如下： １、表面刺激 ２、经皮刺激 ３、植入式刺激
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电刺激的生物效应：
阳极中断 刺激的电化学效应 脑组织的刺激与效应 周围神经的刺激与效应 肌肉组织的刺激与效应 电极腐蚀 组织损伤
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电刺激治疗仪的电路结构形式很多，现 代的电刺激治疗仪都采用微机控制，由可 编程波形发生器产生各种刺激波形，刺激 脉冲的宽度、频率、幅度以及刺激的起始 时间及持续时间等也都用微机控制。既可 以恒压输出又可恒流输出，恒压输出最大 可达±160V，恒流输出最大可达±100mA。
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上图是一种电刺激治疗仪的电路原理框图， 由单片机、D/A转换器、可编程定时器、刺激脉冲 合成、功率放大器、脉冲变压器、刺激电流检测及 数码显示、过载保护等部分组成。
治疗类仪器设计原理
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9.1概述
现代临床医学对疾病的治疗的方法主 要有以下几种：
药物治疗 手术治疗 仪器治疗 心理治疗
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人类对抗疾病的过程分为四个阶段，即：预防、诊 断、治疗及健康。其中治疗除了药物治疗和手术治疗外， 各种新的物理治疗方法及相应的仪器现正发挥着日益重要 的作用。物理治疗 (简称理疗)就是利用热、光 (包括辐射)、 电、磁、声、机械等物理能量作用于人体，达到治疗疾病 或缓解病痛的目的。
理疗在我国有着悠久的历史。中医中的针炙、按摩、 拔火罐、热疗、磁疗等治疗方法至今仍在使用。现代理疗 技术，是伴随着现代科学技术的发展而兴起的，不仅出现 了利用静电、交直流电、微波、射频电磁波、激光、红外、 紫外、超声波、高能粒子等效应的新型物理治疗手段和方 法，而且给传统的理疗方法注入了现代科学技术的新内容。 本章主要介绍利用电、微波、射频电磁波、超声波等物理 能量的治疗用电子仪器。
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此类仪器早期大都采用电子线路控制， 功能比较单一。现在一般采用单片机控制， 功能较多，不但有多档参数选择，而且有 刺激参数显示。有的仪器还做成治疗诊断 两用型的，即不但可用来电刺激治疗，而 且具有强度-时间曲线检查和时值测定等诊 断功能。
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电刺激方式： 电刺激系统通常由三部分组成： １、脉冲发生器，产生使神经去极化的
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为了适应人体的各生理部位，以及人 体的个体差异和病症不同等特点，电刺激 信号的频率、脉宽、幅度均设计成有较广 泛的调节范围。为了避免人体组织对电刺 激的生理适应性反应，电刺激信号的波形 也设计成各种各样，有脉冲波、尖峰波、 三角波、锯齿波、正弦波等，并有多种疗 程选择。
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低频电刺激频率范围为0~1kHz，中频范围 为1k~100kHz，高于100kHz属高频范围。现在 电刺激频率向中高频发展，因为中高频使人体容 抗减少，治疗电流量增加，不适感减小，但由于 中频电流的周期性会使人产生适应性，所以有人 设计出随机中频电刺激治疗仪。电针灸治疗仪是 根据中医针灸原理结合电刺激的治疗仪器，它产 生频率为几十至几百Hz的双向脉冲波，通过针电 极刺激人体穴位。有人还研制出专用的（如专治 哮喘病）电针灸治疗仪。
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植入式电子仪器的基本要求： 1、植入式电子仪器的封装要求 2、导联和电极设计 3、植入是刺激器的安全设计
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治疗用电子仪器
电刺激治疗仪 心脏除颤器 高频电刀 微波热疗治癌仪 射频热疗仪
超声治疗仪 体外冲击波碎石机 体外反搏装置 电化学治癌仪 远红外理疗仪
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电刺激治疗仪
电刺激治疗仪利用低 频率、小电流及低电压 的脉冲电流来治疗某些 类型的疾病。 医学上把 频 率 从 0~1000Hz 的 脉 低冲频电电流流称，为常用的低频电流波形有三角波、方波 (单向脉冲)、 梯形波、正弦波、双向非对称脉冲和双向对称脉冲。最常用 的是双向对称或不对称脉冲。双向脉冲方向正负变化，在电 极处无电解作用。低频脉冲电流具有兴奋神经肌肉组织、促 进局部血液循环、镇痛和消炎等多种生理作用，在临床理疗 上用来治疗周围神经麻痹、肌肉萎缩、关节肿痛、肩周炎、 偏瘫、肌肉劳损、软组织损伤、神经痛等疾病。
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仪器治疗包括手术治疗和非手术治疗。 手术治疗是指用激光、高频电磁波、放射 线、微波、超声等单独的或配合传统手术 的治疗。而非手术治疗则是用电疗、磁疗、 热疗、放疗等宏观无创的方式进行治疗。
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治疗类仪器的设计原理是基于各种物理因子 对人体不同的生理和生物效应。
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电磁辐射的特点： 根据近代物理学的观点，所有的电磁辐
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D/A转换器用来控制刺激脉冲的幅度，即 微机向D/A转换器输出一个数字量，由D/A转换 为与某数字量成正比的模拟电压，此模拟电压 的大小就决定了刺激脉冲的幅度。可编程定时 器通过编程产生的脉冲决定刺激脉冲的频率和 宽度。刺激脉冲合成电路将上述信号合成为一 定幅度的双向脉冲送功率放大器。在刺激器的 输出级采用脉冲变压器，一方面起升压作用， 另一方面起人体安全隔离作用。在变压器输出 端，接有高频滤波器，以防止上电和关电时对 病人可能产生的电冲击。
射不仅具有波动性而且具有粒子性。 根据量子能量的大小，在考虑实际问题
中分别考虑波动性和粒子性。 量子能量足够大的电磁辐射与某种物
质相作用时，可将其原子或分子中的束缚 电子击出。
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电治疗类仪器设计原理
频率小于1kHz时的电流对人体细胞的作 用主要是以刺激效应为主。
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神经肌肉电刺激治疗类仪器应用TENS （ Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation）疗法原理，使用恒流或恒压、一定 频率的波形施加于人体肌肉组织，在人体肌肉组 织中产生电阻性发热、神经肌肉的电兴奋及其他 生化反应，从而具有解痉镇痛、消炎、改善血液 循环等疗效。 此类仪器根据其电原理又分为许多种类型，有直 流电离子导入治疗仪、低频电刺激治疗仪、中频 电刺激治疗仪、高频电刺激治疗仪、温热脉冲电 流刺激治疗仪、差频电疗仪、电针灸治疗仪等。