生物医学工程概论-(2).ppt

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1、8.生物医学信号检测与传感器生物医学信号检测是对生物体中包含生命现象、状态、性质、变量和成份等信息的信号进行检测和量化的技术。生物医学传感器是获取各种生物信息并将其转换成易于测量和处理的信号（一般为电信号）的器件，是生物医学信号检测的关键技术。生物医学信号的种类生物医学信号涉及生物体各层次的生理、生化和生物信号，如心电、脑电、肌电等生物电信号；心磁、脑磁、眼磁等生物磁信号；血压、体温、呼吸、血流、脉搏等非电磁生理信号；血液、尿液、血气等生物化学量信号；酶、蛋白、抗体、抗原等生物量信号。生物医学信号及传感监测的要求生物医学信号的一般特点

2、是信号微弱，随机性强，噪声和干扰背景强，动态变化和个体差异大，因此要求检测传感器和系统的灵敏度高，噪声小，抗干扰能力强，分辨力强，动态特性好。由于以人体为检测对象，故对检测传感器和系统的可靠性和安全性有特别严格的要求。由于生物体特别是人体的复杂性和特殊要求，所以生物医学信号检测与传感器技术往往比一般工业检测技术要求复杂而严格。生物医学传感器按被检测量划分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三类。物理传感器用于血压、体温、心音、脉搏、呼吸、血流、血液粘度等生理量的测量；化学传感器用于体液（血液、尿液、脑脊液等）中的Ca、K、Na、Mg、

3、Li、Cl、pH、PO2、PCO2等的测量；生物传感器用于酶、抗原、抗体、受体、激素、神经递质、DNA与RNA的检测。目前，物理传感器已经实用化，化学传感器也多已达到实用水平，生物传感器大多数尚处于试验开发阶段。生物医学传感器的分类生物医学信号检测技术已广泛应用于临床检查、病人监护、医学实验、在体控制、人工器官和运动医学等领域，并成为生物医学工程研究各领域的共同性技术。信息流向测量处理控制结果五个发展趋向发展新的以生物电、生物磁为代表的无创和微创检测技术；发展心电、脑电、血压和血氧饱和度等信号的实时和长时间检测技术；发展吞入式、固定植

4、入式和介入式检测与传感器技术；发展生物医学信号的遥测遥控技术；发展细胞和分子水平的离体和在体检测与传感器技术。生物医学传感器将继续是一个重要研究领域。随着微电子学、光电子学和生物化学与传统传感技术相结合，用于检测复杂生物物质的生物传感器的研究将展现广阔的前景，生物医学传感器将继续向微型化、多参数、实用化发展。微电子和微加工技术的进步，将导致集微传感器、微处理器和微执行器于一体的微系统的问世和应用生物医学电子学生物医学电子学是综合应用电子技术、信号处理技术、计算机技术和工程科学的理论和方法，研究生物和人体内各种结构与功能的关系，解决生物

5、医学的问题。它是生物医学工程一个重要组成部分，同时也是其它分支的支持。生物医学电子学内容生物医学测量（传感、采集与预处理）生物医学信号处理（如相干平均、匹配滤波、维纳滤波、自适应处理等，是医学图像处理、生理系统辨识与建模等研究工作的基础）生物医学控制（生理参数控制）生物医学信息与生理相结合生物电学研究生物与人体的电学特性和生物电活动规律的科学，将大量生物电信号与同生物体的活动联系起来。内容：细胞与组织的电学特性、生物电阻抗、人体电图（心电图、脑电图）生物磁学研究生物磁场，磁场与生命活动间的相互关系和影响以及磁在生物医学中的应用等。内容

6、：生物磁信号的产生、检测技术（如超导量子干涉仪）；磁场的生物效应及机制；应用（心磁图、脑磁图、磁疗技术）生物医学电子学基础内容测量、处理、控制基本要求数学：工程数学（高等数学、线性代数、复变函数、概率与统计）电学基础：电路分析、模拟/数字电路、信号与系统计算机基础：计算机原理、数据结构、计算机语言（C/C++)信号与系统、数字信号处理、随机信号处理、传感器技术、电子测量（误差分析）、数据采集技术、信号放大（集成运算放大器）、计算机接口技术、自动测试系统、嵌入式系统（OS、DSP、FPGA）、计算机网络、电磁兼容及抗干扰、LabView

7、。测量信号与系统、数字信号处理、随机信号处理、模式识别、谱估计、滤波算法、信号重构、小波分析、神经网络。处理信号与系统、数字信号处理、信息论基础、自动控制原理、线性系统、系统建模与仿真、智能控制、模糊控制、神经网络控制控制生物医学测量是对生物体中包含的生命现象、状态、性质、变量和成分等信息进行检测和量化的技术。是一种最重要的基础性技术，应用领域：生命科学研究、医学研究及临床诊断、病人监护、治疗控制、人工器官及其测评等等。在生物医学的所有领域，包括生物力学、生物材料、生物医学电磁学、生理系统的建模与仿真等等，必须直接或间接应用生物医学测

8、量技术生物医学测量方法的分类生物医学测量的对象涉及人体各个系统的形态与功能。被测量主要包括物理量（压力、流量、速度、温度、生物电等）、化学量（血气、电解质）和生物量（酶活性、免疫、蛋白质等）。生物医学测量的方法和技术呈现