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《生物医学传感器与检测技术实验》教案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，项目生理学，电子测试与实验，生物医学测量与仪器实验。
五、课程教案目标1．本课程是生物医学项目专业的一门专业课，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项目七、基本教案内容与学时安排●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》教案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 inBiomedical 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，项目生理学，电子测试与实验。
《生物医学传感器与测量》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：0904054课程中文名称：生物医学传感器与测量课程英文名称：Sensor and Measure of Biomedicine课程性质：专业主干课程考核方式：考试开课专业：生物医学工程开课学期：6总学时：24（其中理论16学时，实验8学时）总学分：1.5二、课程目的本课程是生物医学工程专业的主干课程。
通过讲述生物医学传感器的工作原理、功能特性、测量电路和在医学上的应用等内容，使学生了解医学测量常用的传感器知识，掌握传感器的原理和特性，并具有运用这些理论与方法去解决工程实践中遇到问题的能力。
三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）1、掌握物理传感器的工作原理及一般的测量方法。
学习物理传感器在医学检测仪器中的应用，了解适用的范围，并能够运用不同特性的传感器进行人体测量。
2、了解其他化学传感器及生物传感器等的工作原理及测量方法。
3、了解掌握传感器与微机接口技术、生物医学测量系统组成。
四、教学内容与学时分配第一章物理传感器应用（6学时）掌握压力传感器及血压的测量、心音传感器及心音的测量、血流传感器及测量血流的仪器和方法、呼吸传感器和温度传感器。
实验一：血压传感器的使用与测量（4学时）实验二：血氧饱和度传感器的使用与测量（4学时）第二章化学传感器（4学时）掌握离子选择性电极、电化学气体传感器、半导体陶瓷气体传感器、半导体场效应化学传感器的原理和用途。
第三章生物传感器（4学时）了解掌握生物传感器的原理和特点、生物传感器的分类、生物活性物质固定化技术，了解酶传感器、微生物传感器、免疫传感器、生物传感器在医学中的应用。
第四章生物医学测量系统（2学时）掌握测量电桥、传感器与微机接口、传感器输出信号的计算机处理、生物医学测量系统的概念、原理、方法。
五、教学方法及手段（含现代化教学手段）课堂讨论、讲授、多媒体授课、实验。
六、实验（或）上机内容实验一：血压传感器的使用与测量（4学时）必做血压传感器的使用，测量血压值并分析结果。
《生物医学传感器和检测技术》课程教学大纲杨玉星、李鹏程、刘谦、张斌一、课程名称：生物医学传感器和检测技术BIOMEDICAL SENSOR PRINCIPLE AND DETECTING TECHNIQUES二、课程编码：0702821三、学时与学分：32/2四、先修课程：电子技术基础五、课程教学目标1．深入学习生物医学传感器和生物医学电子测量原理；2．提高设计生物医学传感器及其相应测量电路的能力提高生物医学工程基本素养。
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●生物医学信号测量的基本特点 (2学时)生物医学测量仪器的组成人体测量的特点人体系统的控制模式人体生理信息测量条件电流的生理效应和损伤防护生物医学测量方法和测量模型●生物电信号特征(2学时)细胞和组织的电学特性细胞静息电位细胞的动作电位动作电位测定及临床作用生物组织电阻抗细胞膜电阻抗定义生物组织的电阻抗皮肤的电阻抗●生物医学仪器传感器基础 (2学时)生物医学传感器概述生物电测量电极电极的基本概念电极的极化现象和极化电位极化电极和非极化电极电极的电学特性常用生物电测量电极生物医学物理传感器的作用及其分类传感器的基本特性传感器的的静态特性传感器的的动态特性●应变式电阻传感器 (2学时)金属电阻应变式传感器半导体压阻传感器半导体压阻传感器的医学应用电阻应变片传感器的测量电路直流电桥的特性方程直流电桥的灵敏度直流电桥的实际应用举例●电容式传感器及其医学应用(2学时)电容式传感器基本原理变面积型电容传感器电变极距型电容传感器变介质型电容传感器电容传感器的测量电路电容式传感器的应用举例●压电式传感器 (2学时)压电效应压电材料石英晶体的压电特性压电陶瓷的压电特性压电传感器等效电路压电传感器的测量电路压电传感器应用举例●光学传感器及其医学应用 (2学时)光电效应光电器件的基本特性参数光电管、光电倍增管光电池及其应用电路光敏二极管和光敏三极管及其电路生物化学光谱分析仪器光学测量原理光固态图像传感器●热电式传感器及其应用(2学时)热敏电阻式传感器及其测量电路PN结型温度传感器及其测量电路集成电路温度传感器及其测量电路非接触式温度测量光纤和激光传感器生物传感器●生物医学测量的干扰和噪声 (2学时)人体电子测量中的电磁干扰干扰的引入抑制电磁场干扰的主要方法抑制干扰的其它措施噪声和低噪声放大器噪声的特性生物医学测量中主要噪声类型放大器噪声性能参数常用器件的噪声低器声放大器的设计●生物电放大基础 (2学时)生物电放大器前置级基本要求差动放大电路及其共模抑制比分析同相并联差动放大电路共模抑制比分析电路分析举例●生物电放大前置级共模抑制能力改善的方法 (2学时)共模屏蔽驱动电路共模驱动电路集成的仪器放大器应用电路设计心电放大电路设计隔离放大级设计●心电图及其测量仪器 (2学时)心电图及其导联心电向量图心电图机的设计心电图仪的设计特点心电图机的组成结构心电前置放大器分析正常和异常的心搏节律心律失常局部缺血时电位波形的变化心电图的波形的自动分析●脑电图和肌电图 (2学时)脑电图的产生机理脑电信号的一般性质及分类脑电图机脑的诱发电位测量临床脑电仪器的应用情况脑电图测量的最新技术肌电图肌电图仪诱发肌电图（神经电图）●血压的测量 (2学时)心血压测量概述血压直接测量法血压间接测量法血压的自动测量●血氧饱和度的无创伤测量方法 (2学时)血气饱和度的概念血氧饱和度测定的意义脉搏血氧测量法基本原理脉搏血氧测试系统的硬件设计●心输出量的无创伤测量方法 (2学时)心输出量直接费克法指示剂稀释法阻抗式容积脉图仪超声血流计八、教材及参考书1．生物医学传感器与检测技术，杨玉星，化工出版社，2005年2．现代医学仪器设计原理，邓亲恺，科学出版社，20043．生物医学测量与仪器，王保华，复旦大学出版社，2003年九、考核方式书面考试＋作业＋课堂讨论。
《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。
生物医学工程教学大纲一、课程简介生物医学工程是交叉学科领域，涉及医学、工程学、生物学和计算机科学等多个学科知识。
本课程旨在培养学生具备扎实的理论基础和实践能力，从而为未来从事相关领域的工作做好准备。
二、课程目标1. 了解生物医学工程的基本概念和发展历程；2. 掌握生物医学工程的相关技术和方法；3. 熟悉生物医学工程在医学领域的应用。
三、课程内容1. 生物医学信号处理- 生物信号的获取和处理- 信号处理方法及实践- 生物医学图像处理2. 生物信息学- 基因组学和蛋白质组学- 生物信息学分析工具的应用- 生物信息学数据分析案例3. 医学成像技术- X射线成像- 核磁共振成像- 超声成像- 医学成像技术的原理和应用4. 生物医学器械- 生体医学传感器- 医用仪器设备的设计与制造- 医用器械的检测与维护四、教学方法1. 理论课程- 知识讲解- 理论模型分析- 案例讨论2. 实践课程- 实验操作- 项目设计与实施- 实际案例分析五、考核方式1. 平时表现- 出勤情况- 课堂参与2. 作业- 书面作业- 实验报告3. 期末考试- 理论知识考核- 实际操作能力考核六、参考教材1. 《生物医学工程导论》2. 《生物医学信息学导论》3. 《医学成像技术原理》七、教学团队本课程由资深医学工程师和生物医学专家共同组成教学团队，保证教学内容的权威性和实用性。
通过本课程的学习，学生将掌握生物医学工程领域的基础知识和相关技术，为将来的就业和研究打下扎实的基础。
希望每位学生认真对待本门课程，勤奋学习，取得优异的成绩。
祝愿学生们在生物医学工程领域有所作为，为推动医学科技的发展贡献自己的力量。
Ⅰ信号采集与分析基本方法本课程讨论的信号是指一维电信号。
由于在实验中非电信号可以方便地转换为电信号,信号一般是随时间变化的电压或电流。
根据具体实验的性质,信号有其本身的物理意义或其他意义。
首先给出一般信号(数据采集系统的组成框图如下∶传感器是一个高灵敏度的线性变换器,它是为被测的量专门设计的,可以把被测的非电量转换为与它成比例的电量。
例如,我们要测量加速度 a=a(t ,常用压电加速度计, 它将加速度(力学量信号转换为电荷量 q=ka(t ,其中 k 为灵敏度,对特定传感器是一个常数。
传感器输出的信号很微弱,前置放大器通常包含放大和滤波环节,当传感器输出电荷、磁通、电阻、电容等量时,前置放大器还有将输入信号转换为电压(或电流输出的功能。
前置放大器一般输出伏特量级的时变电压,信号采集过程中常用示波器同步监视,采集到的信号可以送入信号分析仪实时处理或记录下来留待集中分析存档。
分析或处理信号的目的是提取其中包含的信息。
信号可分为模拟信号和数字信号两类。
模拟信号(analog signal是时间和幅度都是连续的信号。
实际测量得到的大多数是模拟信号。
模拟信号分析是信号处理的基础,可分为时域分析和频域分析两大类。
时域分析方法包括∶⑴观察波形,典型应用如心电图、脑电图等。
⑵相关分析,是对信号本身在不同时刻或信号之间相似程度的分析,主要用于平稳随机信号。
数学定义如下∶自相关, (11τ+t t R XX =∞→N limN1( (111τ+∑=tx t x iNi i对平稳随机过程(τXX R =]( ([τ+t x t x E =]( ([t x t x E τ−=∞→T lim T1∫+Tdt t x t x 0( (τ实际应用常取 T 足够大时的估计值(ˆτXXR(ˆτXX R=T1∫+Tdt t x t x 0( (τ互相关, (11τ+t t R fX =∞→N limN1( (111τ+∑=tx t f iNi i同样,对平稳随机过程有(τfX R =]( ([τ+t x t f E 或(τXf R =]( ([τ+t f t x E估计值为(ˆτfX R=T1∫+Tdt t x t f 0( (τ (T 足够大⑶滤波与卷积实测信号都是有效信号与噪声干扰的叠加。
