生物医药工程检测与传感性1

生物医药工程检测与传感性1.生物医学信号检测:对生物体包含的生命现象、状态、性质及变量和成分等信息的信号进行检测和量化的技术2.生物医学传感器:获取信息变成易于检测和处理的信号3. 生物医学信号属于强噪声背景下的低频微弱信号,它是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号,从信号本身特征、检测方式到处理技术,都不同于一般的信号

4.生物医学信号的特点生物医学信号的检测方法生物医学信号由于受到人体诸多因素的影响,因而有着一般信号所没有的特点

①信号弱,例如从母体腹部取到的胎儿心电信号10—50 V

脑干听觉诱发响应信号小于1

② 噪声强,由于人体自身信号弱,加之人体又是一个复杂的整体,因此信号易受噪声的干扰

如胎儿心电混有很强噪声,它一方面来自肌电、工频等干扰,另一方面,在胎儿心电中不可避免地含有母亲心电,母亲心电相对我们要提取的胎儿心电则变成了噪声

③频率范围一般较低,除心音信号频谱成份稍高外,其他电生理信号频谱一般较低

④ 随机性强,生物医学信号不但是随机的,而且是非平稳的

正是因为生物医学信号的这些特点,使得生物医学信号处理成为当代信号处理技术最可发挥其威力的一个重要领域

5.生物医学信号的分类生物信号如从电的性质来讲,可以分成电信号和非电信号,如心电、肌电、脑电等属于电信号;其它如体温、血压、呼吸、血流量、脉搏、心音等属于非电信号,非电信号又可分为:① 机械量,如振动(心音、脉搏、心冲击、Korotkov音等)、压力(血压、气血和消化道内压等)、力(心肌张力等);②热学量,如体温;③ 光学量,如光透射性(光电脉波、血氧饱和度等);④化学量,如血液的pH值、血气、呼吸气体等

如从处理的维数来看,可以分成一维信号和二维信号,如体温、血压、呼吸、血流量、脉搏、心音等属于一维信号;而脑电图、心电图、肌电图、x光片、超声图片、CT图片、核磁共振(Mm)图像等则属于二维信号

6.生物医学信号的检测方法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

生物医学信号处理的研究,是根据生物医学信号的特点,对所采集到的生物医学信号进行分析、解释、分类、显示、存贮和传输,其研究目的一是对生物体系结构与功能的研究,二是协助对疾病进行诊断和治疗

生物医学信号检测技术是生物医学工程学科研究中的一个先导技术,由于研究者所站的立场、目的以及采用的检测方法不同,使生物医学信号的检测技术的分类呈现多样化,具体介绍如下:①无创检测、微创检测、有创检测;② 在体检测、离体检测;③直接检测、间接检测;④ 非接触检测、体表检测、体内检测;⑤ 生物电检测、生物非电量检测;⑥形态检测、功能检测;⑦处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测;⑧ 透射法检测、反射法检测;⑨一维信号检测、多维信号检测;⑩遥感法检测、多维信号检测;⑩一次量检测、二次量分析检测;⑩分子级检测、细胞级检测、系统级检测

7.传感器系统要求:灵敏度高、噪音小、抗干扰能力强、分辨力强、动态特性好8.生物医学传感器:物理型:血压、血流体温、呼吸等生物量测量化学型:对体液中各种无机离子的测量生物型:对生物体的酶、抗体等生物活性物质的测量使用时无严格区分,但化学型常手脚多干扰,如电极电位漂移9.光纤化学传感器特点:1)微型化,生物兼容性好,柔韧性好,不带电安全性,实时在体检测;2)传输功率损耗小,传输信息容量大,抗电测干扰,耐高温、高压,防腐,阻燃,防爆,远距离遥测和某些特殊环境的分析;3)多波长和时间分辨技术提高方法的选择性,多参数或连续多点检测;4)检测多种物质,灵活性大;5)不需电位法的参比电极,成本低;6)不改变样品的组成,非破坏性分析10.物理型又分:热敏/光学/声效应管/声波道传感器

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