生物医学传感与检测 1第一章 生物医学信号测量的基本特点1
生物医学传感和检测技术
生物医学传感和检测技术是现代医学中不可或缺的重要领域，它对于保障人类健康具有重要的意义。
可以通过各种手段监测人体内重要的生理参数，从而实现病情的早期发现、诊断和治疗等目的。
一、背景介绍目前，人们对于的需求越来越高。
这是因为一方面，随着人口老龄化的不断增加，各种慢性疾病的发生率也在不断上升，同时，各种新型的传染病也不断呈现出威胁人类健康的趋势。
另一方面，随着科技的不断进步，许多已经逐渐成熟，这些技术可以发挥重要的理疗作用。
因此，如何将这些技术与临床实际相结合，对于促进医学的发展具有至关重要的意义。
二、的作用1. 监测患者生理参数主要应用于监测患者的生理参数，如体温、血压、血糖、心率等。
通过这些参数的监测，不仅可以了解患者身体状态的变化，还可以预测疾病的发展趋势，为临床诊疗提供较为准确的数据支持。
2. 早期疾病发现和诊断可以实现疾病的早期发现和诊断，这对于疾病的治疗和康复至关重要。
通过这些技术的应用，可以大大提高治疗的效果，并降低医疗费用。
3. 实现个体化的诊疗在临床应用中可以实现个体化的诊疗。
通过对患者基因等具体情况的了解，可以根据病情特点，制定最为科学合理的治疗方案，提高治疗的成功率。
三、的具体应用1. 生物芯片技术生物芯片技术是中的一项重要技术，它能够实现医学检测中的高效化和多参数检测。
在临床应用中，生物芯片技术可以实现疾病的早期诊断和治疗方案的制定等。
2. 基因测序技术基因测序技术可以对人体基因进行测序，从而了解患者自身的基因特征和存在的疾病风险。
在临床应用中，基因测序技术可以实现疾病的精准诊断和个性化治疗，从而提高临床治疗效果。
3. 人工智能技术人工智能技术在中的应用也日益重要。
通过对海量的临床数据进行分析，可以实现疾病的预测和个性化治疗方案的制定。
此外，人工智能技术还可以提高疾病的诊断准确率。
四、发展的趋势1. 多模态检测技术多模态检测技术在中具有广泛的应用前景。
将多种检测技术进行整合，可以实现更加准确和全面的医学检测。
生物医学传感器与检测技术
《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。
生物医学信号的特点1
3
霍金教授的办公室（剑桥大学）
“我的书每增加一个公式，读者就减少一半” ——霍金教授
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4
生物医学信号 Biomedical
signal
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2
课时的分配
医学电子仪器教学大纲 教材的优点及存在的问题
医疗电子仪器设计出发 公式较多 理论性较强
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古代把脉
医疗电子仪器诊断
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BME在百年诺贝尔 生理与医学奖中的份额
百年总计(1901-2000)
91（届次） 100%
Ⅰ属于BME范畴
16
Ⅱ与BME密切相关
13
Ⅲ不采用BME方法、技术、 39
设备与材料就不能完成的
Ⅳ与BME无关的
23
18 % 14 % 43 %
25%
美国的保罗-劳特布尔和英国的彼得-曼斯菲尔德共同获得了2003年 诺贝尔生理学或医学奖--核磁共振成像技术--三维图象
2.生物医学测量概述
生物医学测量的特点（4）
被测对象具有闭环特性 生命体具有精确的自动调节能力，这是由于在生命体中存在 多环路、多层次、多重控制的闭环系统特性所决定的。多种 原因可导致同一生理参数的变化，同一原因又可导致多种生 理参数的同时变化。因此，测量单一生理参数往往不能有效 地评估生理和病理状态，需要采取多参数综合测试，以及采 用适当方法使人体的闭环系统暂时开环，以测量某一环节的 开环响应特性，正确地加以定位并确保测量结果的唯一性和 正确性。来自生物医学测量的特点（5）
被测对象的安全性问题 生物医学测量的对象是生命体，尤其是人体，因此其 安全性是及其重要的。测量过程中应防止各种电击的 危害，尤其是在体内对心脏进行直接测量时，极微小 的电流（µ A级）也有可能导致室颤。其次，电流通过 人体时，会产生许多物理变化（例如热效应）和化学 变化，并会引起多种复杂的生理效应。另外，要求测 量装置不能产生有毒的物质，应与人体组织与血液有 较好的生物相容性等
生物医学测量与仪器
Bio_RAD680全自动酶标仪
生物医学测量的特点
生物医学测量是以人体的生命现象作为基本对象， 在测量方法、测量结果以及测量结果的认识上，与 工业测量及其他非生物医学测量相比，具有以下显 著的特点，熟悉这些特点，对构建生物医学测量系 统、正确操作和使用医学仪器具有十分重要的意义。
多种原因导致血糖浓度降低
人的生理活动能量直接来源于血液的血糖，血糖来 源于小肠等消化器官从食物中获取的营养物质。人 饿的原因是血液里面的血糖浓度减少，进而会有的 正常的生理反应。这个时候应该补充食物（也就是 吃东西），如果这个时候不即时补充食物，稍微时 间长点的话，生理反应会促使分解肝糖元（来自细 胞脂肪分解物，由胆汁完成进程）。这个时候人会 感觉饿过去了，反尔不饿了。 饿的话最直接的原因是血液血糖浓度降低，但是原 因可能有好多种。
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•
图1-1 生物换能器的原理图 • • 按所使用敏感基元的不同，生物换能器可分为酶
传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞传感 器和免疫传感器等。 生物换能器中所使用的能量转换器与传统的转 换器并没有本质的区别。 此外，按输出电信号的不同，生物换能器还 可分为电位型生物换能器、电流型生物换能器和 伏安型生物换能器。
第一节 生物医学传感器简介
• （Introduction to Biomedical transducer） transducer）
• 人体的生物电信号如脑电和心电等可以通过电极采用一定
•
的导联方式获取，非电量生物医学信号则必须使用各种换 能器将其变换为电信号后方可获取。不对人体施加任何刺 激，获取到的信号是自发信号；施加一定刺激后，得到的 是诱发信号。 非电量生理信号按其能量方式，可以分为：①机械量 信号，如脉搏和心音是振动信号，血压是压力信号等；② 热学量信号，如体温等；③化学量信号，如血液的pH值等； 热学量信号，如体温等；③化学量信号，如血液的pH值等； pH ④光学量信号，如血氧饱和度等。对不同类型的信号，所 用换能器的换能原理不同，一般医学换能器的换能方式有 压电效应、热效应、光电效应及阻抗变化和电化学效应等。 换能器的主要性能指标有：安全性、线性、频响或传递函 数、精度（幅度分辨率）、准确度（测量误差范围）和稳 定性等，生物医学换能器是生物医学工程中的一个专门研 究领域，有许多专著对此有详细介绍。常用生物医学换能 器按使用方式分有以下几类。
如果放大器的输入阻抗不够高（与源阻抗相比），则造 成信号的低频分量的幅度减小，产生低频失真。电极阻抗还 随电极中电流密度的大小而变化。小面积电极（如脑电测量 的头皮电极，眼电测量的接触电极）在信号幅度变化时，电 极电流密度变化比较明显，相应的电极阻抗会随信号幅度的 变化而不同，即低幅度信号的电流密度小，电极阻抗大。如 果人体是在运动的情况下，电极和皮肤接触压力有变化，人 体组织液和导电膏中的离子浓度也有变化，都会导致电信号 在放大器输入端产生极大的干扰。表1 在放大器输入端产生极大的干扰。表1-1是部分生物电放大器 的输入阻抗指标。 用于细胞电位测量的微电极放大器的输入阻抗高达109 用于细胞电位测量的微电极放大器的输入阻抗高达109 量级。此外，放大器高输入阻抗也是高共模抑制比的必要条 件。 表1-1 部分生物电放大器的输入阻抗指标
生物医学测量的基本特点
第1章 生物医学测量的基本特点第1章 生物医学测量的基本特点1.1 生物医学测量仪器的组成 1.2 人体测量的特点 1.3 人体系统的控制模式 1.4 人体生理信息测量条件 1.5 电流的生理效应和损伤防护 1.6 生物医学测量方法和测量模型返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点本章重点 1. 测量仪器的组成 2. 人体测量的特点 3. 测量系统的控制模式 4. 生理信息测量条件 5. 生理效应和损伤防护返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点1.1 生物医学测量仪器的组成生物医学测量的目的是为了获得生物医学有 用信息，生物医学测量是各种生物医学仪器的基 础。
采用工程技术方法获取生物医学信息通常采 用适合的生物医学测量的传感技术和检测技术来 实现。
一.生物医学测量仪器的组成生物医学测量仪器一般可以分解为三个主要部 分：传感器（包括电极）、放大器和测量电路、数 据处理和显示装置。
示意图如下：返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点 返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点1.传感器： 在生物医学测量仪器的组成中，传感器的功能是把各种生理信息转换成可供测量的电信 号或其他可用信号，而电极的功能主要是把各 种生物电信号转换成可供测量的电信号。
传感器可以根据生理参数进行分类，生理 参数一般有：力、位移、速度、加速度、压 力、流量、温度、时间、声、光、电、离子浓 度等物理或化学量。
传感器能否准确地转换这 些量，对于测量来说是十分重要的。
返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点2.放大器和测量电路： 放大器和测量电路的功能是把传感器所获得的微弱信号加以放大、转换、去伪存真，从 而得到数据处理和显示装置可以处理的信号。
3.数据处理和显示装置：数据处理和显示装置对于现代化的仪器来 讲，一般用计算机完成数据的记录、储存、计 算或显示。
返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点生物医学测量中应用较多的是电子技术， 把人体的各种信号转换成电信号进行测量，然 后把测量结果作为信息，应用信号处理的方法 ，根据不同目的进行适当的处理。
生物医学工程中的生物信号检测技术
生物医学工程中的生物信号检测技术在当今日益发展的医疗技术中，生物医学工程成为了一个备受瞩目的领域。
生物医学工程涉及很多方面，其中生物信号检测技术是医学诊断和治疗的重要基础。
生物信号检测技术是指通过特定的仪器和方法，测量和分析人体产生的生理信号的过程，这些信号包括心电图、脑电图、肌电图、血压、呼吸等，这些信号可以反映人体发生的各种病理和生理变化。
一、生物信号的种类和特点在生物信号检测技术中，生物信号的种类繁多，每一种生物信号都有其自身的特点和应用。
例如，心电信号是指心脏电活动中的电信号，这些信号可以反映心脏的节律、频率和节律的变化，可用于诊断心脏病、心脏瓣膜病、心脏急性缺血等。
脑电是指头部神经元的电活动，在脑电信号中，可以检测到脑电节律、脑部病变等信息，适用于神经系统疾病的研究和诊断。
不同于一般物理信号，生物信号自身具有许多特殊的性质，如低频、微小、复杂、包含噪声和干扰等。
这些特点使得生物信号检测技术的研究难度大、量测精度要求高、实验难度大。
因此，生物信号检测技术需要结合生物医学工程、信号处理和模式识别等多学科的知识，运用先进的技术手段进行信号的测量、预处理、分析和识别。
二、生物信号检测技术的原理和应用生物信号检测技术是现代医疗诊断和监测技术的重要组成部分。
在该技术的领域中，需要清晰地了解信号的特征和产生机理。
同时，应用不同的技术方式对不同类型的信号进行预处理和识别。
下面将介绍几个生物信号检测技术的原理和应用。
1. 心电图检测技术心电图检测技术是一种通过电极将心脏电信号变成电压波形，并通过放大、滤波和数字转换等多个处理步骤获得的技术。
心电图信号具有较强的随机性、非线性和多样性，因此需要使用一些现代信号处理技术来提取和分析心电图信号。
其应用场景广泛，包括心血管疾病的诊断和治疗、心血管健康评估、心脏康复等。
2. 脑电信号检测技术脑电信号是大脑神经元活动产生的电信号，是一种可反映脑功能活动的重要信号。
脑电信号通常需使用电极贴片在头皮上布置电极，获得脑电信号。
《生物医学测量与仪器》课程第一章(new)
中国医疗器械产业状况 ——分布状况
百 分 比
70 60 50 40 30 20 10 0 有源 无源
设备类 型与数 量分布
珠三角洲 长三角洲 京津环海 其它
有源——电气设备，如监护、超声、影像…… 无源——手术器械、一次性注射器、骨科植入、病床、卫 生敷料……
Biomedical Measurement and Instrumentation - LTG
1、疾病的预防、诊断、治疗、监护或缓解 2、损伤或残疾的诊断、治疗、监护、缓解或补偿 3、解剖或生理过程的研究、替代或调节 4、妊娠监控
Biomedical Measurement and Instrumentation - LTG
医学仪器用于人体体表及体内的 作用，而不是用药理学、免疫学或者 代谢的手段获得的。但可能有这些手 代谢的手段 段参与并起一定辅助作用。这是对医 学仪器较为严格的定义。简单说来， 医学仪器是以医学临床诊治和医学研 究为目的的仪器。
Biomedical Measurement and Instrumentation - LTG
生物医学测量与仪器
生命学院医电系 主讲教师:李天钢
Biomedical Measurement and Instrumentation - LTG
第一章 生物医学测量与仪器总论
本章提要：
1.关键词解释和医学仪器定义 2.医学仪器发展简史 3.医学仪器的分类 4.医学仪器性能概要 5.生物医学测量综述 6.医学仪器的设计原则和开发过程 7.生物医学测量中的噪声与干扰 8.生物医学测量的安全性要求
Biomedical Measurement and Instrumentation - LTG
核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)是一种 谱分析方法，早在1946年就由F.Bloch提出，但直到1973 年，才由uterbur等研制出临床使用的磁共振成像
生物医学信号特点和提取
生物医学信号特点和提取量、脉搏、心音等的温度、压力、流量、力、位移等非电量信号．从信号本身特征到提取方式，都不同于工业工程中的情况，而有其特殊性。
人体生物医学信号的提取和处理，是自然科学领域中难度最大的．而它的临床价值却是不断在提高。
1.1生物医学信号的特点l.l.l生物医学测量的特殊性和生理参数范围信号的特点是由信号源和测量方法共同决定的。
电子学方法应用于生物医学工程领域将大量使用的超声波断层装置和多普勒装置的输出强度应小于约但是胎儿、脑、眼球等是敏感部位，胚胎和胎儿受超声波的影响和安全阈值现在仍是受到重视的问题。
人体是一种导电体．通过人体的低频电流(直流到1kHz) 对人体的作用有三个方面：产生焦耳热；刺激神经、肌肉等细胞；使离子、大分子等粒子振动、运动、取向。
宏观地看，当电流达到1mA/cm2以上时．神经肌肉感觉器官的细胞出现兴奋现象。
如果在重要器官上形成的局部电流密度达到一定程度，则器官功能丧失。
电流直显然发生微电击，是构成不安全的重要因素。
低频电流对人体作用的数值范围如下：100μA电流通过植入体内的电极，能引起心室颤动；1μA电流从体外流入，有电流刺激感；10mA电流从体外流入，发生不随意运动；100mA电流从体外流入，造成心室颤动。
引起室颤的电流与体重和持续时间有关，例如，两岁儿童的室颤值仅为30mA。
在人体测量中，作为安全措，应取以上数值的l/l0作为安全阈值。
电流频率增高时，不易引起兴奋，因而刺激作用逐渐减小．一般认为当频率超过1kHz 时，它的刺激作用和频率成反比例地减小。
图1.1表示电流刺激的阈值数据随频率的增加而上升。
局部或全身通入高频电流，产生焦耳热使体温上升。
如果体温上升在一定范围之内，则产生循环量增大和促进生物化学反应等良好效果，但体温上升到超过某一限度时，则产生不良效应甚至烧伤。
当电流频率更高，进入微波段后，几乎没有刺激作用了，这时可以认为只有热作用。
表l-l列出了人体一般的生理参数范围。
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1.4 限制性测量条件
1.4.1 常见生理参数的测量范围
测量目的不同，被测人体处于某种特 定状态，生理参数范围不同，如心室晚电 位，是高频成分，请看下表：
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常见生理参数的测量范围
生物信号类型 所用传感器 典型幅值范围 典型频率范围 心电图 （ECG）
50uV~5mV 体表电极 ~50mV 心脏电极 通过母体测 ~10uV 量胎儿ECG 头皮电极 颅内 针电极 0.05~100HZ （250HZ）
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1.5 电流的生理效应和损伤防护
1.5.1 电流的生理效应
电击是由于电流对人体组织产生的生理效应 和某种程度的破坏作用所致。产生的条件是： 体表任意两点与电源相接触，从而使人体构成 电源通路中的一部分，电流通过体内。 低频电流对人体的三个作用：产生焦耳热； 刺激神经、肌肉等细胞；化学效应。这些作用 使组织液中的离子、大分子等粒子振动、运动 和取向。
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(2) 医学电子仪器的分类
(1) 诊断与监护仪器。 (2) 波形发生器，控制电路或微处理器。 (3) 实验室生化仪器。这种仪器作为离体血 液，尿液，骨髓样品检测装置，往往与光谱分 析发生关系。 (4) 成像仪器：此类仪器把人体内部或局部的 信息以二维或三维可见图象的形式呈现在医生 面前，主要采用电子技术和计算机技术。
脑电图 （EEG） 肌电图(EMG)
10~300uV 0.5~100HZ 10uV~100mV 0.1~5mV 0~10KHZ
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神经电位 血压
表面电极 或针电极 动脉直接 动脉间接 静脉
0.01~3mV 10~400 25~400 0~50mmHg
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被测系统，在测量过程中都应保持其生命活动的 正常状态。 如： 须考虑到由于测量使人体感到痛苦， 例 必 因而发生生理上的反射；长时间的测量对人体的节律， 内 环 境 稳 定 性 ，适 应 性 和 新 陈 代 谢 的 影 响 等 ，在 施 加 麻 醉 的 状 态 下 测 量 ，则 麻 醉 深 度 会 大 大 改 变 生 理 机 能 的 状 态。测量方法的设计需精细考虑。显而易见，用遥测， 遥控技术及体表无损测量是适宜人体测量的方式。
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1.6 生物医学测量及医学电子仪器的 分类
(1) 生物医学测量的分类
1. 生物电与非生物电测量。按生理参数的性质 分。 2. 有创测量、微创测量与无创测量。测量对生 命体的创伤程度，如采用心导管术的心血管造 影等。 3. 是否施加能量给人体。如超声，CT施加能量 给人体。 4. 直接测量和基于模型的测量。如无创伤心输 出量测量。
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引起生理效应和损伤的直接因素是电流。 电流通过人体的不同部位和器官其生理 效应和损伤程度不同，因而危险性不同。 如同样的电流通过手臂和胸腔，危险性 不同。 电流造成的损伤与通电时间成正比 电流的生理效应及损伤与频率有关
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电流刺激的阈值与频率的关系
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36.7~37.7 36~37.4 36.9~37.9 度
1~500KΩ 100~2000Ω
35~42度
皮肤电阻 人体电阻
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1.4.2 强噪声背景
一种生理参数的测量将受到其他参数的 影响，对于被测参数而言，这些便是噪 声。如心电测量受肌电的干扰。 人体个体的差异很大，而且多数参数是 随着时间而变化的，所以在人体测量技 术中要同时处理多方面复杂的因素。
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（2）测量的精确度和可靠度的要求
它直接关系到测量，治疗的正确与 否，包括是否容易发生误操作等等。 比如心电图波形，心脏手术。
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（1）心电图是根据波形诊断疾病的，因此波 形的失真是一个严重的问题。 （2）如果设备出现故障，如心脏手术中，人 工心肺机停止工作，心脏起搏器没有刺激脉冲 输出等，可造成致命的事故。 （3）目前用于体内工作测量的设备逐渐增多， 体内测量属于有创测量，比体外测量需更加细 致地考虑其安全性。
微电击 宏电击 宏电击 宏电击
心室颤动 电流刺激感 不随意运动 肌肉收缩 心室颤动
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微电击常发生在以下三种情况
▲ 使用冠性病监护仪或危重 病人监护仪。 ▲ 体腔内使用的充液导管。 ▲ 电子仪器出现绝缘故障时。
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1.5.3 人体的阻抗及自然保护机理
人体的皮肤电阻，主要取决于上皮角质层，干 燥的皮肤电阻为100~300欧姆/cm2 ，潮湿的皮 肤阻抗只有干燥皮肤的1%。人体每一肢体的 电阻约为200~500欧，躯干内的电阻约为 25~100欧。两肢体内的电阻约为500~1000欧。 皮肤上皮角质层导电性差，汗水导电。环境、 生理条件都可影响皮肤电阻，使之丧失自然保 护机理。
第一章： 生物医学信号测量的 基本特点
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
生物医学测量仪器的组成 人体测量的特点 人体系统的特征描述 限制性测量条件 电流的生理效应和损伤防护 生物医学测量及医学电子仪器的分类
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1.1 生物医学测量仪器的一般组成
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生物医学测量的分类
生物医学测量的分类方法还有很多，以下给出 其它一些按照不同途径进行分类的常用的测量 方法： 无线测量，有线测量； 直接测量，间接测量； 在体测量，离体测量； 体表测量，体内测量； 单维测量，多维测量； 接触式测量，非接触式测量； 形态测量，功能测量。
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
温度测量: 体温 电测量: 生物电， 心电、脑电、肌电等 气体流量测量： 呼吸 液体流量测量： 心输出量、血液流速 压力测量：血压 光学测量：血氧饱和度 力的测量：生物力学
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1.2 人体测量的特点
人体测量以医学，生理学为基础，在测量过程 中应保持其正常的生命活动。 生理参数有心电，脑电，肌电等各种生物电信 号的电量参数，还包括有体温，血压，呼吸， 血流量，脉搏，心音等非电量参数。 生物医学测量与普通物理参数测量相比，虽然 都可以归结为电量和非电量的测量，但是被测 量信号的特征和被测量的生命系统，与工程上 物的测量具有本质的不同。
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信息
医 生
治疗 病 人 生理信号 传 感 器 开环系统
网络传输 显示， 记录
检 测 电 路
处理器 和算法
闭环系统 刺激
控制装置
反馈
图1.2 两种模式的医疗仪器组成框图
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1.3 人体系统的特征描述
生命现象最基本的特征，包括新陈代谢和兴奋 性，这是生物体所共有的生命现象。 新陈代谢：或称为自我更新，是指生物体各部 分以新合成的生物分子代替旧的过程。 刺激：引起生物体出现反应的各种环境变化称 为刺激，受到刺激后产生兴奋的能力称为兴奋 性。
1.5.2 宏电击与微电击
最主要考虑的方面，人和动物的生理要求不同。 在整体情况下，由感知电流造成的电击称为宏 电击（0.7~1.1mA），通常指加于体表引起的 电流效应。 由感觉阈以下的电流所造成的电击，成为微电 击，通常指电流直接加到心脏产生的电流效应。
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100μA 1mA 10mA 100mA
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生物医学测量仪器的一般组成
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三大组成部分
1. 传感器：将生理信号转换为电信号。 2. 放大器和测量电路：将微弱的电信号放大、 转换、调整。 3. 数据处理和记录、存储、显示装置。
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几种主要生理参数
生理参数: 生理量，可以是力、位移、速度、 加速度、流体压力、流量、温度、声、光、电、 离子浓度等物理或化学量。
0~10KHZ 0~50HZ 0~60HZ 0~50HZ 0.1~10HZ
呼吸率
胸部应变仪 2~50次/min 鼻热敏电阻
呼吸流速
心输出量
0~600L/min
3~10L/min
0~40HZ
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心音
压电拾音 器
80dB
5~2000HZ
心率
45~180次 /min
0.75~3HZ
体温
口腔 腋窝 直肠
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1.4.3 安全性限制
人体测量的安全性是 最终的测量限制性条 件，下面我们列举三 点基本考虑，用于认 识人体测量中的安全 性。
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（1）测量中施加于人体的各种能量的限制
通过人体的电流，放射性射线，超声波，高频 能量，加速粒子等。 人体在测量中所承受的力，加速度和振动，以 及声，光，放射性射线的作用，是有一定限度 的。 各种能量对人体的作用不同，应对能量的种类、 施加部位、强度、作用时间以及诸如频率、波 形等参数做认真的研究，给出明确的安全规定。
生物医学工程学院
(3 ) 生 物 医 学 医 疗 仪 器 应 满 足 的 要 求 ：
（ 1） 仪 器 具 有 良 好 的 电 绝 缘 性 能 或 防 电 击 的 保 护 措 施 。 （ 2） 仪 器 本 身 具 有 良 好 的 技 术 性 能 。 （ 3） 使 用 仪 器 时 不 影 响 正 常 的 生 理 状 态 （ 4） 仪 器 不 排 放 毒 物 。 （ 5） 仪 器 具 有 良 好 的 外 形 。 （ 6） 进 入 血 液 中 的 仪 器 探 头 应 采 用 血 液 不 能 侵 润 的 材 料 。 （ 7） 进 入 体 内 的 一 起 探 头 ， 考 虑 抗 化 学 腐 蚀 和 抗 电 腐 蚀 应 （ 8） 仪 器 应 有 足 够 的 使 用 寿 命 和 机 械 强 度 。 （ 9） 仪 器 操 作 程 序 简 单 ， 维 护 方 便 ， 便 于 消 毒 。