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医学传感器 第一章 绪论 课程简介 主要内容 教学方法 基本要求 考核方式 医用传感器概述 定义与组成 用途与分类 特性与要求 课程简介 主要内容 介绍各种物理传感器的医学应用 教学方法 课堂教学 + 课后自学 + 部分实验 基本要求 掌握基本原理、基本测量电路及其医学中的基本应用 考核方式 期末考试 70% 实验 20% 作业 10% 主要参考书： 陈安宇等，医用传感器，科学出版社，2008 王平等，现代生物医学传感技术，浙江大学出版社，2003 彭承琳，生物医学传感器原理及应用，高等教育出版社，2000 王博亮等，医用传感器及其接口技术，国防科技大学出版社，1998 第一节 传感器的定义和组成 传感器：能感受（或响应）规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置——《传感器通用术语》 生物医学传感器：能将各种被观测的生物医学中的非电量转换为易观测的电学量的一类特殊的电子器件 第一节 传感器的定义和组成 传感器的组成框图 敏感 元件 转换 元件 电子 线路 非电信息 电信号 1.壳体 2.膜盒 3.可变电感线圈 4.铁芯 5.转换电路 第二节 传感器的作用 医学测量系统的组成框图 传 感 器 放 大 电 路 滤 波 非电 生物 信号 电信号 可测电信号 位于特定频带内的可测电信号 模 数 转 换 计 算 机 输 出 数字 信号 生物信号的特点： 1.非电量信号很多； 2.信号幅度很低； 3.信噪比很低且属于低频信号； 生物医学检测技术的发展 无创和微创检测技术 生物电信号的检测 生物磁场的检测 其他生理及生化参数的检测 体内信息的直接检测 体内固定植入式检测系统 植入式检测、处理与控制三位一体的闭环系统 消化道器官中的生理、生化参数检测 体内外信息交换 微型电子机械系统 第三节 医用传感器的用途和分类 医用传感器的用途 提供诊断用信息 提供监护用信息 提供人体控制参数 提供临床检验信息 参与治疗 医用传感器的分类 按工作原理分类 按被测量种类分类 按与人体器官相对应的传感器功能分类 第四节 医用传感器的特性和要求 特性 足够高的灵敏度 尽可能高的信噪比 良好的精确性 足够快的响应速度 良好的稳定性 较好的互换性 特殊要求 生物相容性 物理适形性 电的安全性 使用方便性 第五节 医用传感器的发展 智能化 微型化 多参数检测 遥控 无创检测 Smart传感器 概念：传统传感器与专用微处理器相结合组成的新概念传感器称为Smart 传感器。 新功能 自补偿功能：如非线性、温度误差、响应时间、噪声、交叉感应以及慢漂移等的补偿 自诊断功能：如在接通电源时进行自检、在工作时进行运行检查，诊断测试以确定哪一组件有故障 微处理器和基本传感器之间具有双向通信功能，构成一闭环工作系统 信息存贮和记忆功能 数字量输出 现代生物医学传感技术的发展趋势 床边监测：主要解决采样、送检到提出报告速度慢问题，床边监测用传感器可以连续运转。便于一般医护人员操作 生物分析器：早期诊断不能过多地寄希望于影像设备，因为生化变化发生在器质变化之前，因此生化检测更重要；但目前生化分析仪器体积庞大、价格昂贵，因此必须开发价格低廉，操作与携带方便的生物分析器 现代生物医学传感技术的发展趋势 在体监测 holter 动态心电监测 可以实现实时、定点、动态、长期地观察体内所发生的生理病理过程； 如植入式传感器可以将体内的信息发射或传送至体外； 导管式传感器可以连续传感血管内或心脏内的血气/离子等 主要问题是如何改进传感器与组织的相容性 现代生物医学传感技术的发展趋势 无损监测：无损监测是病人最容易接受的监测方式，是当前生物医学传感技术中受到普遍关注的实际问题 目前进展： 经皮血气传感器无损监测血气（PO2,PCO2） 非抽血测量血糖、尿素等（通过抽负压使血液中的低分子渗出） 现代生物医学传感技术的发展趋势 细胞内监测：细胞是人体的基本单位，人体的主要生理生化过程是在细胞内进行的，监测细胞内的离子事件和分子事件是当前生命科学中的热点问题 监测离子事件的离子选择性微电极技术已渐趋成熟 监测分子事件的分子选择微电极正在开发之中 现代生物医学传感技术的发展趋势 智能分子系统：这种分子系统即智能药物，能提高药效，减少副作用。设计并合成分子系统是医药学面临的新任务，抗癌药的研究正沿这一方向前进 智能人工脏器：现行的人工脏器只赋予该脏器单一功能，割断了原有脏器同其它组织器官的联系。而智能人工脏器可望保持正常脏器的全面功能。 在植入的异体器官上安装抗排斥反应的分子系统是解决异体器官移植排斥反应问题的有效途径 现代生物医学传感技术的发展趋势 仿生传感器：人体是各种传感器云集的地方，这些传感器具有灵敏度高、选择性好、集成度高等特点，发展仿生传感器是发展生物医学传感器