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第1章 生物医学检测系统的基本概念 1

1.1 生物医学检测系统的组成 1

1.2 生物医学检测系统的特殊性 3

1.2.1 被测值难以获得 4

1.2.2 数据的易变性 4

1.2.3 生理系统间的相互作用 4

1.2.4 传感器对测量状态的影响 4

1.2.5 能量的限制 4

1.2.6 伪迹和干扰 5

1.2.7 安全性 5

1.3 生物医学测量范围 5

1.4 生物医学检测系统的基本特征 7

1.4.1 静态特性 7

1.4.2 动态特性 12

第2章 生物电与生物电极 18

2.1 生物电现象 18

2.1.1 单一细胞的跨膜静息电位和动作电位 18

2.1.2 生物电现象的产生机制 20

2.1.3 动作电位的引起和它在同一细胞的传导 22

2.2 容积导体电场 24

2.3 生物医学电极的基本概念 25

2.3.1 半电池电位的形成 26

2.3.2 电极电位的确定 26

2.3.3 液体接界电位 28

2.4 体表电极 29

2.4.1 金属板电极 29

2.4.2 吸附电极 30

2.4.3 悬浮电极 31

2.4.4 柔性电极 32

2.4.5 干电极 33

2.4.6 胶原电极 34

2.5 体内电极 35

2.6 微电极 38

2.6.1 金属微电极 38

2.6.2 玻璃微电极 39

2.6.3 微电极的等效电路 40

2.7 医学检验用电极 41

2.7.1 活度与活度系数 42

2.7.2 氢电极 42

2.7.3 参比电极 43

2.7.4 玻璃膜电极 44

2.7.5 氯离子选择电极 45

2.7.6 氧分压电极 45

2.7.7 二氧化碳电极 47

第3章 医用传感器 49

3.1 概述 49

3.1.1 医用传感器的定义 49

3.1.2 医用传感器的组成和分类 50

3.1.3 医用传感器的发展 50

3.2 变电阻传感器 52

3.2.1 电阻应变式传感器 52

3.2.2 压阻传感器 56

3.3 电容式传感器 61

3.3.1 电容式传感器的工作原理 61

3.3.2 电容式传感器测量电路 68

3.4 变电感式传感器 71

3.4.1 工作原理 71

3.4.2 测量电路 76

3.5 电动式传感器 76

3.5.1 工作原理 77

3.5.2 电磁血流量计 77

3.6 压电传感器 78

3.6.1 压电效应 78

3.6.2 压电材料的形变模式 79

3.6.3 工作原理 79

3.6.4 等效电路和测量电路 81

3.6.5 压电元件的组合——压电双叠片 82

3.6.6 医学应用实例 83

3.7 热敏传感器 83

3.7.1 金属热电偶传感器 83

3.7.2 P-N结二极管和集成电路温度计 85

3.7.3 热释电传感器 88

3.7.4 石英谐振器温度传感器 89

3.8 光敏传感器 90

3.8.1 光电倍增管 90

3.8.2 光电导元件（光敏电阻器） 90

3.8.3 光生伏特元件（光电池） 92

3.8.4 光敏管 95

3.8.5 光敏传感器的光谱特性 97

3.8.6 光导纤维传感器 98

第4章 生物电信号的放大和处理 100

4.1 测量电桥 100

4.1.1 直流电桥 100

4.1.2 交流电桥 102

4.1.3 应用平衡电桥测量电阻、电感和电容 105

4.1.4 应用不平衡电桥测量 107

4.2 生物电放大器的基本要求 112

4.3 生物电放大器的常用电路 113

4.3.1 理想运算放大器 113

4.3.2 反相输入放大器 114

4.3.3 同相输入放大器 115

4.3.4 差动输入放大器 115

4.3.5 电桥放大器 118

4.3.6 光耦合放大器 119

4.3.7 斩波放大器 119

4.3.8 微电极放大器 120

4.4 生物电信号处理的常用电路 121

4.4.1 信号运算电路 121

4.4.2 信号转换电路 125

第5章 血压的测量 127

5.1 血压的测量概述 127

5.1.1 心血管系统 129

5.1.2 血压测量技术发展简史 131

5.2 直接式血压测量法 133

5.2.1 充液导管式血压传感器系统 133

5.2.2 导管尖端式血压传感器系统 135

5.2.3 埋藏式血压传感器系统 138

5.2.4 血流动能和势能对血压测量结果的影响 139

5.3 间接式血压测量法 140

5.3.1 无创血压测量技术分析 140

5.3.2 国内外现状及最新进展 142

5.3.3 血管音法测量原理和系统的组成 143

5.3.4 基于示波法的无创血压测量 146

5.3.5 脉波法 150

5.3.6 超声法 151

5.3.7 无创连续测压法 152

第6章 温度测量 154

6.1 温度测量概述 154

6.1.1 体温的分类 154

6.1.2 体温的测量方法 155

6.2 液体膨胀式体温计 156

6.3 热电偶式温度变换器 157

6.3.1 热电效应 157

6.3.2 热电偶的电极材料 159

6.3.3 热电偶的制作及热电偶温度变换器结构 160

6.3.4 热电偶参考端的温度补偿 161

6.4 金属丝热电阻温度变换器 163

6.4.1 金属丝热电阻的基本特性 163

6.4.2 金属丝热电阻温度变换器的结构及基本测量线路 165

6.5 半导体热敏电阻温度变换器 166

6.5.1 半导体热敏电阻的基本参数及基本特性 167

6.5.2 半导体热敏电阻的结构 171

6.5.3 半导体热敏电阻测温的基本线路 172

6.6 液晶温度计 175

6.6.1 液晶概述 175

6.6.2 液晶测温的作用原理 176

6.6.3 液晶体温计 177

6.7 红外线热成像测温 180

6.7.1 红外热成像的基本原理 180

6.7.2 红外热成像仪的基本组成 181

第7章 呼吸测量 186

7.1 概述 186

7.2 呼吸运动过程 187

7.3 呼吸系统通气功能测量 188

7.3.1 呼吸测量的主要参数 188

7.3.2 呼吸测量的主要方法 192

7.4 呼吸频率测量 193

7.4.1 热敏电阻式呼吸率传感器 193

7.4.2 应变式呼吸传感器 194

7.4.3 阻抗式呼吸频率传感器 195

7.4.4 变压器式婴儿呼吸监视器 196

7.5 肺活量测量 197

7.5.1 湿式气量计 197

7.5.2 钟罩式呼吸代谢率测定器 198

7.6 肺顺应性测量 199

7.6.1 肺顺应性测量系统 199

7.6.2 肺顺应性的计算 199

7.7 应变计式呼吸传感器 200

7.7.1 应变计式呼吸传感器结构和工作原理 200

7.7.2 应变计式呼吸传感器测量线路 202

7.8 叶轮式和涡轮式呼吸传感器 203

7.8.1 叶轮式呼吸传感器 203

7.8.2 涡轮式呼吸传感器 204

7.8.3 便携式叶轮呼吸计 205

7.9 压差式呼吸传感器 206

7.9.1 层流元件式流量变换器 206

7.9.2 电容式和差动变压器式压差变换器 208

7.9.3 阻挡块式压差呼吸传感器 209

7.10 热式呼吸传感器 210

7.10.1 热管式呼吸流量传感器 211

7.10.2 热丝式呼吸流量传感器 212

7.10.3 热线式呼吸流量传感器 213

第8章 心血管系统参数的测量 215

8.1 心血管系统参数的测量概述 215

8.1.1 血管中的血流 217

8.1.2 组织中的血流 218

8.2 电磁法血流测量 219

8.2.1 电磁法血流测量的基本原理 220

8.2.2 电磁血流量计的组成和工作原理 221

8.2.3 插入式电磁血流量测量探头 224

8.3 超声多普勒法血流测量 225

8.3.1 超声波的发生及其主要特点 225

8.3.2 超声多普勒效应 226

8.3.3 超声多普勒法测定血流的基本原理 228

8.3.4 超声多普勒血流测试仪的基本组成和分类 230

8.3.5 脉冲波式超声多普勒血流量测试仪的工作原理 231

8.3.6 超声多普勒换能器 238

8.3.7 激光多普勒流量计 241

8.4 费克氏法、指示剂稀释法和容积法测血流量 242

8.4.1 费克氏原理法 242

8.4.2 指示剂稀释法 245

8.4.3 容积法 252

8.5 脉搏波和心音概述 254

8.6 脉搏波传感器 255

8.6.1 液体传导式脉搏波传感器 255

8.6.2 接触式脉搏波传感器 257

8.6.3 光电式脉搏波传感器 259

8.7 血氧饱和度测量 260

8.7.1 血氧饱和度检测的意义 260

8.7.2 血氧饱和度检测方法 261

8.7.3 血氧饱和度检测技术的发展 261

8.8 心音的测量 262

8.8.1 心内心音的测量传感器 262

8.8.2 心外心音的测量传感器 264

第9章 生物电测量 274

9.1 电偶和容积导体中的电位 274

9.1.1 电偶的形成 274

9.1.2 电偶在容积导体中产生的电位 274

9.2 心电图（ECG） 275

9.2.1 心脏的结构及其特殊传导系统 275

9.2.2 心肌的电生理特性 276

9.2.3 心肌细胞的电现象 277

9.2.4 心电图的产生及其波形 278

9.3 心电图机 281

9.3.1 概述 281

9.3.2 心电图机的主要技术要求 281

9.3.3 心电图机的总体组成及各部分作用原理 282

9.3.4 心电图机的干扰因素及抑制方法 292

9.4 心电向量图机 298

9.4.1 心电向量环及其投影 298

9.4.2 心电向量图机的组成和各部分作用原理 299

9.5 胎儿心电图机 301

9.6 心率计 302

9.6.1 平均心率计 302

9.6.2 瞬时心率计 303

9.7 脑电图（EEG） 304

9.7.1 脑电图的产生 304

9.7.2 正常脑电图 305

9.7.3 异常脑电图 306

9.8 脑电图机 306

9.8.1 概述 306

9.8.2 脑电图的导联 307

9.8.3 脑电图机的组成及各部件的作用原理 308

9.9 肌电图（EMG） 310

9.9.1 肌电图的产生 310

9.9.2 肌电图的记录方式 311

9.10 肌电图机 311

9.10.1 概述 311

9.10.2 肌电图机的组成 312

9.11 视网膜电图（ERG）和眼电图（EOG） 313

9.11.1 眼睛的解剖 313

9.11.2 眼的电生理特性 314

9.11.3 视网膜电位的容积导体 315

9.11.4 眼电图 315

9.12 视网膜电图机 316

9.12.1 概述 316

9.12.2 视网膜电图机的组成 316

参考文献 318