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生物医学信号及传感器解析


  来源: 仪器仪表商情网 时间:2015-12-03 作者:荆楚
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 人体存在高度精密而复杂的生物信号,每一种信号都在传递着身体的工作状态,器官机能是否正常,呼吸、循环系统是否健全,人体是否处于一种健康状态……随着信息科技的发展,在医学研究领域,产生了“高端”的医生,它们通过接收人体信号,对人体信息进行检测,实现疾病的诊断和防治。

生物医学传感器好比人的五官,人通过五官,即眼(视觉)、耳(听觉)、鼻(嗅觉)、舌(味觉)和四肢(触觉)感知和接受外界信息,然后通过神经系统传递给大脑进行加工处理。传感器则是一个测量控制系统的“电五官”,他感测到外界的信息,然后送给系统的处理器进行加工处理。如果一个系统没有传感器,就相当于人没有五官。

生物医学信号处理是生物医学工程学的一个重要研究领域,也是近年来迅速发展的数字信号处理技术的一个重要的应用方面,正是由于数字信号处理技术和生物医学工程的紧密结合,才使得我们在生物医学信号特征的检测、提取及临床应用上有了新的手段,因而也帮助我们加深了对人体自身的认识。

生物医学传感器的认识

传感器是能感受(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。传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的电子线路组成。也可把传感器狭义地定义为:能把外界非电信号转换成电信号输出的器件或装置。

生物医学传感器是一类特殊的电子器件,它能把各种被观测的生物医学中的非电量转换为易观测的电量,扩大人地感官功能,是构成各种医疗分析和诊断仪器与设备的关键部件。我们将生物医学传感技术中常用的传感器按被观测的量划分为以下三类:

(1)物理传感器:用于测量和监护生物体的血压、呼吸、脉搏、体温、心音、心电、血液的粘度、流速和流量等物理量的检测。

(2)化学传感器:用于生物体中气味分子,体液(血液、汗液、尿液等)中的PH值,氧和二氧化碳含量(pO2、pCO2),Na+、K+、Ca2+、Cl-以及重金属离子等化学量的检测。

(3)生物传感器:用于生物体中组织、细胞、酶、抗原、抗体、受体、激素、胆酸,乙酰胆碱、五羟色胺等神经递质,DNA与RNA以及蛋白质等生物量的检测。?传感器按尺寸划分有:常规传感器(毫米级,可用于组织检测),微型传感器(微米级,可用于细胞检测)和纳米传感器(纳米级,可用于细胞内检测)。

对传感器的性能要求

(1)有较高的灵敏度和信噪比。灵敏度高时,输入较小的信号即可产生较大的输出信号。传感器输出信号电压与噪声电压之比称为信噪比。信噪比越高,说明获得的有用的输出信号就越大,信噪比越小,信号与噪声越难分辨,严重时将出现信号被噪声淹没的现象,无法获得有用的信号,测量无效。

(2)有良好的线性和较高的响应速度?

线性好是指传感器的输出信号在规定的工作范围内与输出信号成比例关系,而不产生信号非线性失真。响应速度快表明输出和输入的延迟时间短、实时性好。

(3)重复性、一致性和选择性好?

重复性好是指传感器反复使用,其性能不变。一致性好是指传感器的互换性强,在生产与修理中尤为重要。选择性好是指传感器只对确定目标的变量有响应,不受其他变量的影响。

(4)化学、物理性能好?

关键词:仪器仪表 生物医学 传感器    浏览量:459

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