生物医学传感与检测 1第一章 生物医学信号测量的基本特点1
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生物医学传感和检测技术是现代医学中不可或缺的重要领域,它对于保障人类健康具有重要的意义。
可以通过各种手段监测人体内重要的生理参数,从而实现病情的早期发现、诊断和治疗等目的。
一、背景介绍目前,人们对于的需求越来越高。
这是因为一方面,随着人口老龄化的不断增加,各种慢性疾病的发生率也在不断上升,同时,各种新型的传染病也不断呈现出威胁人类健康的趋势。
另一方面,随着科技的不断进步,许多已经逐渐成熟,这些技术可以发挥重要的理疗作用。
因此,如何将这些技术与临床实际相结合,对于促进医学的发展具有至关重要的意义。
二、的作用1. 监测患者生理参数主要应用于监测患者的生理参数,如体温、血压、血糖、心率等。
通过这些参数的监测,不仅可以了解患者身体状态的变化,还可以预测疾病的发展趋势,为临床诊疗提供较为准确的数据支持。
2. 早期疾病发现和诊断可以实现疾病的早期发现和诊断,这对于疾病的治疗和康复至关重要。
通过这些技术的应用,可以大大提高治疗的效果,并降低医疗费用。
3. 实现个体化的诊疗在临床应用中可以实现个体化的诊疗。
通过对患者基因等具体情况的了解,可以根据病情特点,制定最为科学合理的治疗方案,提高治疗的成功率。
三、的具体应用1. 生物芯片技术生物芯片技术是中的一项重要技术,它能够实现医学检测中的高效化和多参数检测。
在临床应用中,生物芯片技术可以实现疾病的早期诊断和治疗方案的制定等。
2. 基因测序技术基因测序技术可以对人体基因进行测序,从而了解患者自身的基因特征和存在的疾病风险。
在临床应用中,基因测序技术可以实现疾病的精准诊断和个性化治疗,从而提高临床治疗效果。
3. 人工智能技术人工智能技术在中的应用也日益重要。
通过对海量的临床数据进行分析,可以实现疾病的预测和个性化治疗方案的制定。
此外,人工智能技术还可以提高疾病的诊断准确率。
四、发展的趋势1. 多模态检测技术多模态检测技术在中具有广泛的应用前景。
将多种检测技术进行整合,可以实现更加准确和全面的医学检测。
《生物医学传感器与检测技术实验》教学大纲张日欣李元斌一、课程名称:生物医学传感器与检测技术实验Experiments in Biomedical Sensor & Detecting Techniques二、课程编码:0702831三、学时与学分:24/1.5四、先修课程:数字电子技术,模拟电子技术,工程生理学,电子测试与实验,生物医学测量与仪器实验。
五、课程教学目标1.本课程是生物医学工程专业的一门专业课,它应用电子技术,传感器测量技术和计算机技术,解决生物医学领域中的信号提取,检测和处理以及生物医学仪器的设计等问题;2.使学生了解典型医学仪器的原理、特点和性能指标,学习正确使用传感器,设计检测电路,掌握基本测量技术;3.为医学仪器设计奠定基础。
六、适用学科专业生物医学工程七、基本教学内容与学时安排●热敏器件及温度传感器特性实验(4学时)●压力传感器性能实验(4学时)●气敏传感器特性实验(4学时)●光电式脉搏探测器(4学时)●ECG前置放大器(4学时)●陷波器仿真、制作与调试(4学时)●安全隔离设计与调试(4学时)●ECG放大器的整体调试(4学时)●12导联心电工作站的原理及使用(4学时)八、教材及参考书:教材:生物医学电子技术与信号处理实验指导书,张日欣、李元斌、邹昂等自编教材,武汉:华中科技大学教材科,2004年9月参考文献:1.生物医学检测技术讲义,杨玉星自编教材,1998年2.生物医学电子学,蔡建新,张唯真,北京大学出版社,1997年3.传感器原理与应用,黄贤钨,电子科技大学出版社,1999年4.生物医学测量,陈延航,人民卫生出版社,1986年5.医学物理,刘普和,人民卫生出版社,1986年6.医学仪器-应用与设计,约翰G.韦伯斯特,新时代出版社,1985年7.Protel 98 for windows电路设计应用指南,程凡等,人民邮电出版社,1999年九、考核方式实验报告+实践表现《生物医学测量与仪器实验》教学大纲张日欣李元斌一、课程名称:生物医学测量与仪器实验Experiments in Biomedical Measure and Instrumentation二、课程编码:三、学时与学分:16/1四、先修课程:数字电子技术,模拟电子技术,工程生理学,电子测试与实验。
第1章 生物医学测量的基本特点第1章 生物医学测量的基本特点1.1 生物医学测量仪器的组成 1.2 人体测量的特点 1.3 人体系统的控制模式 1.4 人体生理信息测量条件 1.5 电流的生理效应和损伤防护 1.6 生物医学测量方法和测量模型返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点本章重点 1. 测量仪器的组成 2. 人体测量的特点 3. 测量系统的控制模式 4. 生理信息测量条件 5. 生理效应和损伤防护返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点1.1 生物医学测量仪器的组成生物医学测量的目的是为了获得生物医学有 用信息,生物医学测量是各种生物医学仪器的基 础。
采用工程技术方法获取生物医学信息通常采 用适合的生物医学测量的传感技术和检测技术来 实现。
一.生物医学测量仪器的组成生物医学测量仪器一般可以分解为三个主要部 分:传感器(包括电极)、放大器和测量电路、数 据处理和显示装置。
示意图如下:返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点 返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点1.传感器: 在生物医学测量仪器的组成中,传感器的功能是把各种生理信息转换成可供测量的电信 号或其他可用信号,而电极的功能主要是把各 种生物电信号转换成可供测量的电信号。
传感器可以根据生理参数进行分类,生理 参数一般有:力、位移、速度、加速度、压 力、流量、温度、时间、声、光、电、离子浓 度等物理或化学量。
传感器能否准确地转换这 些量,对于测量来说是十分重要的。
返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点2.放大器和测量电路: 放大器和测量电路的功能是把传感器所获得的微弱信号加以放大、转换、去伪存真,从 而得到数据处理和显示装置可以处理的信号。
3.数据处理和显示装置:数据处理和显示装置对于现代化的仪器来 讲,一般用计算机完成数据的记录、储存、计 算或显示。
返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点生物医学测量中应用较多的是电子技术, 把人体的各种信号转换成电信号进行测量,然 后把测量结果作为信息,应用信号处理的方法 ,根据不同目的进行适当的处理。
生物医学工程中的生物信号检测技术在当今日益发展的医疗技术中,生物医学工程成为了一个备受瞩目的领域。
生物医学工程涉及很多方面,其中生物信号检测技术是医学诊断和治疗的重要基础。
生物信号检测技术是指通过特定的仪器和方法,测量和分析人体产生的生理信号的过程,这些信号包括心电图、脑电图、肌电图、血压、呼吸等,这些信号可以反映人体发生的各种病理和生理变化。
一、生物信号的种类和特点在生物信号检测技术中,生物信号的种类繁多,每一种生物信号都有其自身的特点和应用。
例如,心电信号是指心脏电活动中的电信号,这些信号可以反映心脏的节律、频率和节律的变化,可用于诊断心脏病、心脏瓣膜病、心脏急性缺血等。
脑电是指头部神经元的电活动,在脑电信号中,可以检测到脑电节律、脑部病变等信息,适用于神经系统疾病的研究和诊断。
不同于一般物理信号,生物信号自身具有许多特殊的性质,如低频、微小、复杂、包含噪声和干扰等。
这些特点使得生物信号检测技术的研究难度大、量测精度要求高、实验难度大。
因此,生物信号检测技术需要结合生物医学工程、信号处理和模式识别等多学科的知识,运用先进的技术手段进行信号的测量、预处理、分析和识别。
二、生物信号检测技术的原理和应用生物信号检测技术是现代医疗诊断和监测技术的重要组成部分。
在该技术的领域中,需要清晰地了解信号的特征和产生机理。
同时,应用不同的技术方式对不同类型的信号进行预处理和识别。
下面将介绍几个生物信号检测技术的原理和应用。
1. 心电图检测技术心电图检测技术是一种通过电极将心脏电信号变成电压波形,并通过放大、滤波和数字转换等多个处理步骤获得的技术。
心电图信号具有较强的随机性、非线性和多样性,因此需要使用一些现代信号处理技术来提取和分析心电图信号。
其应用场景广泛,包括心血管疾病的诊断和治疗、心血管健康评估、心脏康复等。
2. 脑电信号检测技术脑电信号是大脑神经元活动产生的电信号,是一种可反映脑功能活动的重要信号。
脑电信号通常需使用电极贴片在头皮上布置电极,获得脑电信号。
生物医学信号特点和提取量、脉搏、心音等的温度、压力、流量、力、位移等非电量信号.从信号本身特征到提取方式,都不同于工业工程中的情况,而有其特殊性。
人体生物医学信号的提取和处理,是自然科学领域中难度最大的.而它的临床价值却是不断在提高。
1.1生物医学信号的特点l.l.l生物医学测量的特殊性和生理参数范围信号的特点是由信号源和测量方法共同决定的。
电子学方法应用于生物医学工程领域将大量使用的超声波断层装置和多普勒装置的输出强度应小于约但是胎儿、脑、眼球等是敏感部位,胚胎和胎儿受超声波的影响和安全阈值现在仍是受到重视的问题。
人体是一种导电体.通过人体的低频电流(直流到1kHz) 对人体的作用有三个方面:产生焦耳热;刺激神经、肌肉等细胞;使离子、大分子等粒子振动、运动、取向。
宏观地看,当电流达到1mA/cm2以上时.神经肌肉感觉器官的细胞出现兴奋现象。
如果在重要器官上形成的局部电流密度达到一定程度,则器官功能丧失。
电流直显然发生微电击,是构成不安全的重要因素。
低频电流对人体作用的数值范围如下:100μA电流通过植入体内的电极,能引起心室颤动;1μA电流从体外流入,有电流刺激感;10mA电流从体外流入,发生不随意运动;100mA电流从体外流入,造成心室颤动。
引起室颤的电流与体重和持续时间有关,例如,两岁儿童的室颤值仅为30mA。
在人体测量中,作为安全措,应取以上数值的l/l0作为安全阈值。
电流频率增高时,不易引起兴奋,因而刺激作用逐渐减小.一般认为当频率超过1kHz 时,它的刺激作用和频率成反比例地减小。
图1.1表示电流刺激的阈值数据随频率的增加而上升。
局部或全身通入高频电流,产生焦耳热使体温上升。
如果体温上升在一定范围之内,则产生循环量增大和促进生物化学反应等良好效果,但体温上升到超过某一限度时,则产生不良效应甚至烧伤。
当电流频率更高,进入微波段后,几乎没有刺激作用了,这时可以认为只有热作用。
表l-l列出了人体一般的生理参数范围。