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Shanghai Maoyu Science and Education Equipment Co., Ltd

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Caja experimental integral para instrumentos de enseñanza electrónica médica

NegociableActualización en05/06

modelo

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Descripción general

La Caja experimental integral de instrumentos de enseñanza electrónica médica es una plataforma experimental de enseñanza integral de electrónica médica, con computadoras industriales incorporadas, multímetros de media precisión de 4 dígitos, Osciloscopios de 50msps y generadores de señales, y un entorno de desarrollo ARM Cortex - m3 y arduino uno. Soporte para la adquisición y filtrado de señales bioeléctricas como ecg, EMG y piel, equipado con módulos de estimulación eléctrica programables y 11 tipos de sensores médicos, adecuado para el procesamiento de señales, desarrollo integrado y capacitación en diseño de instrumentos médicos en ingeniería biomédica, tecnología electrónica médica y otras especialidades.

Detalles del producto

（Imagen de referencia)

I. Resumen del producto

Caja experimental integral para instrumentos de enseñanza electrónica médicaEs una nueva generación de plataformas experimentales de enseñanza integral diseñadas para especialidades como electrónica médica, ingeniería biomédica, información electrónica e informatización de enfermería en colegios y universidades. La plataforma rompe con las limitaciones de las cajas experimentales electrónicas médicas tradicionales que solo admiten circuitos analógicos, integra profundamente computadoras incorporadas, instrumentos digitales profesionales, plataformas de desarrollo integradas y sensores médicos de varios tipos para construir una ecología docente completa de la Trinidad "analógico + Digital + integrado".

Especialidades y cursos aplicables:

Especialidades aplicables	Cursos básicos correspondientes
Ingeniería Biomédica	Procesamiento de señales biomédicas, diseño de instrumentos médicos, desarrollo de sistemas integrados
Tecnología electrónica médica	Circuitos electrónicos analógicos, principios de sensores médicos, procesamiento de señales digitales
Ingeniería de la información electrónica	Principios y aplicaciones de microcomputadoras de un solo chip, tecnología de sensores, señales y sistemas
Informatización de enfermería / dispositivos médicos	Principios de los equipos médicos y tecnología de monitoreo de signos vitales

2. computadora integrada incorporada

Caja experimental integral para instrumentos de enseñanza electrónica médicaEquipado con computadoras integradas de clase industrial estándar, resuelve el punto doloroso de que las cajas experimentales tradicionales "deben estar equipadas con computadoras externas". Todas las herramientas de programación ide, software de computadora superior y análisis de datos están preinstaladas en computadoras incorporadas, y el laboratorio no necesita configurar recursos informáticos adicionales.

parámetro	especificación
Procesador	Arquitectura x86, frecuencia principal 2,16 ghz, funcionamiento estable y fluido
memoria	DDR3L SODIMM 4GB
Almacenamiento	Disco duro de estado sólido (ssd), el sistema se inicia rápidamente, la lectura y la escritura son estables
pantalla	Pantalla IPS de 14 pulgadas, resolución 1920 × 1080, 60hz, perspectiva amplia y alta precisión de color
Interfaz USB	1 × USB 3.0 + 3 × USB 2.0 (conectado al quemador de microcontroladores, periféricos)
Salida de vídeo	1 × HDMI + 1 × VGA (se puede conectar con un proyector o una pantalla grande para facilitar la demostración en clase)
Interfaz de audio	Interfaz de auriculares + micrófono
Puerto serie	1 × com (rs - 232, se puede conectar directamente con dispositivos serie)
red	2 × Gigabit Ethernet (red del campus + aislamiento independiente de la red de área local experimental)
Expansión inalámbrica	Interfaz de antena 2 × compatible con la expansión del módulo WiFi / Bluetooth
Dispositivo de entrada	Teclado inalámbrico Bluetooth + ratón inalámbrico estándar
Protección del sistema	El sistema de restauración de autorescate restaura el Estado de fábrica con un solo clic, evitando eficazmente virus y operaciones erróneas.
Modo de arranque	Soporte para el arranque automático de la electricidad y reducción del tiempo de preparación antes de la clase

III. instrumentos integrados instrumentos digitales profesionales

DispositivoEl instrumento digital incorporado es un instrumento digital múltiple en uno, que integra un multímetro de 4 dígitos y media precisión, un oscilógrafo digital de 50msps y un generador de señales, equipado con una pantalla táctil de 3,5 pulgadas, reemplazando las unidades de medición de baja precisión dispersas en las cajas experimentales tradicionales, proporcionando a los estudiantes una experiencia profesional de operación de instrumentos.

Módulo de instrumentos	Especificaciones básicas	Uso didáctico
Multímetro digital	Semiprecisión de 4 dígitos, conteo 60000, referencia 5ppm, trms valor real efectivo corriente de voltaje DC / ac, resistencia, condensadores, diodos, temperatura, encendido y apagado	Medición precisa de los parámetros de cada nodo experimental, la función trms se utiliza para el análisis de ondas no sinusoidales
Osciloscopio digital	Muestreo ADC de 10 bits, tasa de muestreo de 50msps, ancho de banda de 10 mhz, almacenamiento profundo de 64kpts 3,5 pulgadas de operación de pantalla táctil	Observación en tiempo real de la forma de onda de la señal fisiológica, efecto de filtrado, salida DAC del microcontrolador, pulso de estimulación eléctrica
Generador de señales	Múltiples formas de onda incorporadas (ondas sinusoidales / cuadradas / ondas triangulares, etc.) frecuencia / amplitud ajustable	Proporcionar señales de prueba estándar para experimentos de filtros y amplificadores

Explicación: [comparación] el índice de precisión del instrumento incorporado supera con creces el multímetro incorporado (+ 1%) en la Caja experimental común del mercado: el valor de referencia de 5ppm + trms es realmente válido, adecuado para escenarios de enseñanza de medición de precisión de señales médicas altamente exigentes.

IV. plataformas de desarrollo integradas

Esta es la capacidad de diferenciación más central de esta plataforma en comparación con todos los productos similares. La plataforma tiene incorporado el entorno de desarrollo de microcontroladores ARM Cortex - m3 y arduino uno, y los estudiantes pueden completar todo el proceso de escritura, compilación, grabación y puesta en marcha de programas integrados directamente en la plataforma sin necesidad de comprar tableros de desarrollo adicionales.

recurso	especificación	Uso experimental
Procesador	ARM Cortex-M3, de 72 MHz	Control integrado en tiempo real, experimento multitarea de freertos
Almacenamiento	256 KB de Flash y 48 KB de RAM	Almacenamiento de inventario de rutina completo, caché de datos paralelo Multisensor
ADC	Precisión de 12 dígitos, hasta 1msps, canal 8 +.	Adquisición digital de señales bioeléctricas, lectura de datos de sensores
DAC	12 plazas, 2 canales	La programación de los estudiantes realiza la generación de ondas DDS (verificada por la observación del osciloscopio)
Bus de comunicación	I2C×2, SPI×2 y UART×3	Conducir todos los sensores digitales y cargar datos a la computadora incorporada
Cronómetro	TIM1–TIM4， Soporte PWM / captura	Cronometraje preciso, medición de frecuencia, control PWM
Puesta en marcha de la grabación	ST - Link V2 a bordo, ordenador incorporado conectado directamente por USB	No se necesita un quemador externo, se descarga el programa con un solo clic
Extensión gpio	Todos los pines se conducen a una aguja de 2,54 mm	Cableado libre, compatible con el experimento de la línea DuPont

Software de desarrollo preinstalado (computadora incorporada)

Software	uso
Keil MDK / Microcontrolador cubeide	El Microcontrolador se especializa en el desarrollo de IDE y admite la puesta en marcha en línea (a través de St - link)
Arduino IDE	Entorno de desarrollo de arduino, compilación y grabación con un solo clic
computadora host	Visualización en tiempo real de datos de sensores, análisis de espectro fft, exportación de datos CSV / Microsoft
Asistente de depuración de Puerto serie	Depuración de comunicación en serie entre el Microcontrolador y la computadora incorporada
Conjunto completo de bibliotecas de rutinas	Cubrir todos los sensores y módulos experimentales y abrir la Caja para usar

V. adquisición y procesamiento de señales bioeléctricas

La adquisición de señales bioeléctricas es el contenido experimental central de la enseñanza electrónica médica. El disco - K850 está equipado con un circuito frontal de amplificación de señales bioeléctricas de nivel profesional, que puede recoger directamente señales bioeléctricas débiles como ECG humano (ecg), emg, EEG y piel (gsr), y observar ondas en tiempo real a través de un osciloscopio incorporado.

1. módulo de amplificación de señales bioeléctricas

parámetro	especificación
Chip central	Módulo de adquisición de ECG módulo de adquisición de ECG (amplificación incorporada + filtro)
Ganancia de voltaje	10 - 1000 veces, ajustable continuamente
Ancho de banda de frecuencia	0,1hz - 20khz (cubre todo el rango de EEG a emg)
Relación de inhibición de modo común (cmrr)	≥ 100 dB (supresión efectiva de la interferencia de frecuencia de potencia de 50 hz)
Resistencia de entrada	≥ 100 MWH (sin afectar la resistencia al contacto de los electrodos cutáneos)
Protección de entrada	Tubo tvs + protección contra daños electrostáticos
Salida de señal	Terminal de salida analógico (conectado al osciloscopio incorporado) + adquisición simultánea ADC del Microcontrolador
Señal aplicable	ECG (adquisición del módulo de adquisición de ecg), EMG EMG (adquisición del módulo de adquisición de emg), piel GSR

¿Explicación: ¿ por qué se necesita una ampliación frontal especial? La señal de ECG humano es de solo aproximadamente 1 mv, y los instrumentos generales como los instrumentos incorporados no se pueden medir directamente. La parte delantera del amplificador del instrumento amplifica la señal al rango medible y, al mismo tiempo, inhibe la interferencia electromagnética ambiental con cmrr ≥ 100 dB para garantizar una forma de onda clara.

2. módulo de filtro analógico activo

Se configuran cuatro circuitos clásicos de filtro activo para que los estudiantes entiendan en profundidad los principios del filtro analógico y formen una comparación experimental con el filtro digital de Microcontrolador (fir / iir).

Tipo de filtro	Aplicaciones típicas de la enseñanza
Filtro de paso bajo (lpf)	Filtrar el ruido de alta frecuencia en el EMG y conservar señales fisiológicas útiles
Filtro de paso alto (hpf)	Eliminar la deriva de la línea de base del ECG (eliminar interferencias de baja frecuencia por debajo de 0,5 hz)
Filtro de paso de banda (bpf)	Extracción de señales fisiológicas de banda específica (como la onda alfa del EEG 8 - 12 hz)
Filtro de bloqueo de banda (bef)	Captura de frecuencia de potencia de 50 Hz para eliminar la interferencia de la red eléctrica

VI. módulo experimental de estimulación eléctrica

Está equipado con un módulo de estimulación eléctrica de pulso PWM programable para experimentos de principios de estimulación eléctrica neuromuscular, investigación de parámetros de estimulación eléctrica transcutánea (tens) y demostración de enseñanza de electrofisiología, que es adecuado para las necesidades de experimentos de fisiología en colegios médicos.

parámetro	especificación
Rango de frecuencia	1Hz – 150kHz， Cuatro marchas cambian automáticamente, con una precisión de alrededor del 2%
Ciclo de trabajo de pulso	0% - 100%, independiente y ajustable continuamente
Control de amplitud de estímulo	La amplitud de PWM está controlada por una fuente de alimentación ajustable de la Caja experimental (0 - 12v) y se ajusta continuamente.
mostrar	LCD muestra la frecuencia actual y los parámetros del ciclo de trabajo en tiempo real
Memoria de parámetros	Se ahorra sin energía y se reanuda la última configuración después del reinicio.
Control programático	El Microcontrolador controla la frecuencia / ciclo de trabajo para lograr una secuencia de estimulación automática
Protección de la seguridad	El extremo de salida está conectado en serie con el seguro de restricción de corriente, el límite de corriente máxima y el osciloscopio incorporado monitorea la forma de onda de salida en tiempo real.

Explicación: [experimento de vinculación] experimento de vinculación de microcontroladores: el módulo de pulso PWM programable de control de programación de estudiantes cambia automáticamente los parámetros de estimulación (escaneo de frecuencia / gradiente del ciclo de trabajo) para lograr un escenario completo de práctica de ingeniería de "instrumentos de estimulación médica controlados por sistemas integrados".

7. soporte nativo de 11 sensores médicos

El dispositivo integra nativamente 11 interfaces estandarizadas entre sensores médicos y ambientales, cubriendo muchos campos, como el monitoreo de signos vitales, la percepción ambiental y la detección de movimiento.

1. sensores de signos vitales

sensor	Parámetros de medición	interfaz	Experimentos típicos
Sensor EMG superficial	Señal EMG del electrodo seco de un solo canal	ADC frontal bioeléctrico analógico	Prototipo de adquisición de EMG y reconocimiento de gestos
Sensor de piel Grove GSR	Resistencia / conductividad eléctrica de la piel (estrés emocional)	ADC analógico	Experimento sobre la relación entre la piel y la electricidad y el estrés psicológico
Módulo fotoeléctrico de frecuencia cardíaca de oxígeno en sangre	Onda de pulso fotocapacitiva (ppg) oxígeno en sangre + frecuencia cardíaca	I2C	Implementación y verificación del algoritmo SPO2 / HR
Sensor de temperatura de precisión de resistencia al platino	Temperatura de precisión	SPI	Medición precisa de la temperatura corporal, calibración en comparación con el instrumento incorporado
Kit de electrodos	ECG superficial (ecg)	Parte delantera bioeléctrica del electrodo	Adquisición de ondas ECG e identificación qrs

2. sensores ambientales y especiales

sensor	Parámetros de medición	interfaz	Experimentos típicos
Sensores de gas tvoc / sensores de gas tvoc / eco2	Calidad del aire tvoc / eco2	I2C	Sistema de monitoreo de la calidad del aire interior
Sensor de calidad del agua TDS	Sólidos solubles (prueba de calidad del agua)	ADC analógico	Detección de la calidad del agua y linealización de ADC
Módulo de radar Doppler de microondas	Detección de movimiento de 10.525ghz, salida digital signal	Entrada digital gpio	Detección de movimiento sin contacto, experimento de ajuste de distancia de inducción
Sensor de pulso	Onda de pulso fotoeléctrica	ADC analógico	Medición de la velocidad del pulso y análisis de la forma de onda

Viii. suministro de energía y sistemas de Seguridad

1. fuente de alimentación estabilizada independiente multicanal

Número de rutas de alimentación	Especificaciones de salida	Uso principal
Camino 1	0 – 12V / 1A， Ajustable continuo	Suministro experimental general de Energía + control de amplitud de estimulación eléctrica PWM
Carretera 2	0 – 24V / 1A， Ajustable continuo	Experimentos con circuitos analógicos de alta potencia
Carretera 3	Fijo + 5v / 2A (incluida la interfaz usb - a)	Suministro de energía del instrumento incorporado + suministro de energía del módulo de sensores
Carretera 4	Fijo + 3,3v / 1a	Microcontrolador / circuito lógico arduino dedicado

2. diseño de protección de Seguridad

(1) protección automática de cortocircuito / sobrecarga: protección independiente de todos los circuitos, Corte automático después del activación, recuperación manual después de la resolución de problemas

(2) seguro de restricción de corriente de estimulación eléctrica: protección de restricción de corriente en serie en el extremo de salida, restricción estricta de la corriente máxima

(3) protección contra la puesta a tierra: resistencia a la puesta a tierra ≤ 4 omega, resistencia de aislamiento general ≥ 10 m Omega

9. apoyo a proyectos experimentales

1. experimentos básicos de circuitos analógicos

(1)Experimento de las características del amplificador operativo (inversor / fase / amplificador diferencial)

(2)Diseño y prueba de respuesta de frecuencia del filtro activo de paso bajo / paso alto / paso de banda / bloqueo de banda

(3)Diseño del Circuito de alimentación de Estabilización de voltaje de rectificación y medición de parámetros

(4)Medición integral de las características de resistencia / condensadores / diodos / triples

2. experimentos con señales bioeléctricas

(1)Adquisición, amplificación y análisis de ondas de señales de ECG (ecg)

(2)Adquisición de señales EMG y análisis de espectro

(3)Experimento de relación entre la electricidad cutánea (gsr) y el Estado de ánimo / estrés

(4)Observación comparativa del monitor incorporado del filtro activo de salida ECG (lpf / hpf / BPF / trap) del módulo de adquisición de ECG experimental integral de amplificación y filtrado de señales

3. experimentos de desarrollo integrado

(1)Experimento básico de Microcontrolador gpio / temporizador / interrupción

(2)Adquisición digital de señales fisiológicas multicanal ADC por Microcontrolador

(3)Generación de programación de ondas DAC + DDS del Microcontrolador (observación en tiempo real del osciloscopio)

(4)Bus i2c: lectura de datos y realización de algoritmos de la frecuencia cardíaca de oxígeno en sangre del sensor de frecuencia cardíaca de oxígeno en sangre

(5)Bus spi: módulo de temperatura de resistencia al platino resistencia al platino medición precisa de la temperatura

(6)Puerto serie uart: carga de datos de sensores en tiempo real computadora incorporada

4. experimentos de estimulación eléctrica

(1)Experimentos con principios y parámetros de estimulación eléctrica neuromuscular

(2)Secuencia de estímulo de control programático en serie del Microcontrolador (experimento de vinculación integrado)

(3)Estudio de la relación frecuencia - efecto (experimento automático de escaneo de frecuencia)

5. experimento de fusión de sensores múltiples (avanzado integral)

(1)Prototipo de monitoreo simultáneo de signos vitales multiparametros

(2)Sistema Integral de monitoreo de la calidad ambiental

(3)Experimentos de detección de movimiento y ajuste de distancia de inducción

(4)Sistema prototipo de reconocimiento de gestos EMG

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