医学传感器

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
第二节 传感器的作用
传感器的组成框图
非电生物信息 电学量
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
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
分子脑研究：大脑活动的物质基础是以神
经递质与神经调质为主的系列分子事件，
监测这些分子事件是深化分子脑研究的重
要手段；递质和调质的含量甚微（pg级），
在体连续传感这些物质是研究生命科学的
核心问题之一
小结
传感器的定义和组成
医用传感器的定义
医用传感器的特点和要求
习题：1、2、3、4
敏感 元件
转换 元件பைடு நூலகம்
电子 线路
医学测量系统的组成框图
非电生物信息
传 感 器
电学量
信号 处理
电学量
显示 记录
第二节 传感器的作用
人体生理信息
物理信息 化学信息 生物量信息
特点
非电量 幅度低 信噪比低 频率低 无创检测
人 体 生 理 信 息
医 用 传 感 器
电 信 息
第三节 传感器的用途和分类
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
第三节 传感器的用途和分类
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 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
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 感器的重要方向。 已研制出：受体传感器、神经元传感器、仿神 经元传感器等 基因探测：基因调控着细胞的活动和人的生老 病死，基因探测被认为是当代生命科学的核心 技术之一，因此要研制DNA、RNA 传感器
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
医学传感器
课程学习要求：
掌握各种传感器的基本原理
掌握各种传感器的基本测量电路
掌握各种传感器在医学中的基本应用
考核方式： 期末考试 70% 实验 20% 作业 10%
主要参考书：
姜远海等，医用传感器，科学出版社，1997 王平等，现代生物医学传感技术，浙江大学出版社， 2003 Romon Pallas-Areny,John G.Webster,传感器和信号 调节（Sensors and signal conditioning）,清华大 学出版社（中译本） 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
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