生物医学传感与检测原理 课件 ch01绪论.pptx

绪 论教育部生物医学工程类专业教学指导委员会“十三五”规划教材生物医学传感与检测原理第一章 01生物医学传感与检测概述 生命健康信息获取的重要性生命活动体现在存在于生物机体的分子、细胞、组织、器官、系统等不同尺度的物质代谢和生理过程之中，不论细胞、亚细胞乃至分子水平等微观尺度上的生理活动，还是由细胞所构成的组织、器官，以及系统层面等宏观尺度的生理过程，都伴随着物质和能量代谢，并表现为物理或化学的变量。生物医学传感与检测概述 知晓生命活动规律和健康状态，获取生命活动过程中的物理、化学、生物学等变量信息十分重要，因为人体完成各种生理活动时相关物理量或化学量不仅包含了生理活动的状态信息，生理过程或状态的改变（如疾病）也将表现为与生理活动相关的物理、化学参数的变化。因此，检测生命健康信息不仅可以定量描述生理活动的当前状态，还可以揭示生理过程的变化规律。生物医学传感与检测概述 生物医学传感与检测概述事实上，人类一直在探索获取自身生理过程和健康状态信息的技术方法。“望、闻、问、切”等传统的中医检测方法是认识和了解人体生理状态的基本手段，但通过这些手段获得的生理状态信息具有主观性，同时也只是对生命体征的定性描述。 生命健康信息的主要表现形式生命活动表现为物质的运动，生命活动过程中的物质运动具有一定的规律，生命活动信息就体现在这些运动规律之中，生命健康信息是这些生命活动信息的载体。生命活动包含微观和宏观的生理活动，生命健康信息是表征微观和宏观的生理活动特征的有效形式。人体生理状态的参数，大体上可分为物理量、化学量和生物量三大类。生物医学传感与检测概述 包括各器官的生物电信息、生物力学信息、热效应与温度信息，以及生物组织、样品的光学特征等。物理量包括O，、CO，、CO、H，O、NH；、K*、Na、Ca2等多种参量。化学量包括酶、抗原、抗体、激素、神经递质、DNA和RNA等。生物量生物医学传感与检测概述 生物医学传感与检测概述表1-1列出了主要生理过程的物理量、化学量特征参数的表现形式。 生物医学传感与检测概述生理健康信息检测的应用场景生物医学工程的重要任务是通过测量，认识生命现象并判断生理、病理状态。传感器是获取生命活动信息的关键技术手段。生命活动信息存在于从分子、细胞、组织、器官到系统等各个层次，生物医学传感器就是获取不同层次生理、病理信息的器件。 生物医学传感与检测概述要提取和捕捉生物体内各种生物信息，需要依靠各种各样的生物医学传感器，生物医学传感器是医学测量系统的第一个环节，如图1-1所示。 临床检验。在医学上，生物医学传感器的主要用途有以下几类。生物控制。提供诊断信息。监护。健康管理。生物医学传感与检测概述 02安装和配置SAP ERPsim 生物医学传感技术生物医学传感器从作用上来看，传感器实质上就是代替人的五种感觉（视、听、触、嗅、味）器官的装置（见图1-2）。 生物医学传感器（Biomedical Sensors）是获取人体生理和病理信息的工具，是生物医学工程学中的重要分支，对于化验、诊断、监护、控制、治疗、康复、健康管理等都有重要作用。生物医学传感技术 生物医学传感器的分类生物医学传感器的分类方法有很多种，其中最基本的方法是按被测量分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器三大类。生物医学传感技术 利用物理性质和物理效应制成的传感器称为物理传感器。物理传感器利用功能性膜对特定成分的选择性将被测成分筛选出来，再利用电化学装置转化为电学量的传感器称为化学传感器。化学传感器利用生物活性物质具有的选择性识别被测生物化学物质能力制成的传感器称为生物传感器。生物传感器生物医学传感技术 微系统化。传感器的发展趋势仿生传感器。多功能化。智能化。健康状态监测传感器。生物医学传感技术 多功能化以前一个传感器只能把单一的被测量转换成电信号，新型传感器可利用一个传感器同时检测几种被测量并分别转换成相应的电信号。智能化计算机、微处理器等信息处理技术与传感器的有机结合，构成了智能传感器的基本框架。生物医学传感技术 微系统化采用新的加工技术可以制造出新型传感器，例如，采用光刻、扩散及各向异性腐蚀等方法，可以制造出微型化和集成化传感器。仿生传感器随着对人体感受器的深入认识，研究开发仿生传感器成为发展生物医学传感技术的重要方向。生物医学传感技术 健康状态监测传感器信息技术、数据科学的快速发展使得健康管理成为医疗健康的新业务板块，生物医学传感器也从原有的临床医疗应用拓展到日常健康状态监测。生物医学传感技术 生物医学传感技术温度变化引起传感器电容量的变化，湿度变化引起传感器电阻值的变化，其特性曲线和等效电路如图1-3所示。 生物医学传感技术生物医学传感器的特殊性生物医学传感器是在工程学与生物医学相结合的基础上发展起来的。随着生物医学传感器在微型化、植入测量、多参