生物医学传感器与检测技术PDF电子书下载

第1章 生物医学测量的基本特点 1

1.1 生物医学测量仪器的组成 1

1.2 人体测量的特点 2

1.3 人体系统的控制模式 2

1.4 人体生理信息测量条件 4

1.4.1 常见生理参数的测量范围 4

1.4.2 生物医学测量的强噪声背景 4

1.4.3 测量的安全性考虑 5

1.5 电流的生理效应和损伤防护 6

1.5.1 电流的生理效应 6

1.5.2 宏电击与微电击 7

1.5.3 人体的阻抗及自然保护机理 7

1.6 生物医学测量方法和测量模型 8

习题 9

第2章 生物电信号的特征 10

2.1 细胞和组织的电学特性 10

2.1.1 细胞静息电位 10

2.1.2 细胞的动作电位 13

2.1.3 动作电位测定及临床应用 16

2.2 生物组织电阻抗 17

2.2.1 细胞膜电阻抗定义 17

2.2.2 生物组织的电阻抗 18

2.2.3 皮肤的电阻抗 19

习题 20

第3章 生物医学传感器基础 21

3.1 生物医学传感器概述 21

3.1.1 生物医学传感器的定义和作用 21

3.1.2 生物医学传感器的分类 22

3.2 生物电测量电极 24

3.2.1 电极的基本概念 24

3.2.2 电极的极化现象和极化电位 25

3.2.3 极化电极和非极化电极 27

3.2.4 电极的电学特性 29

3.2.5 常用生物电测量电极 30

3.3 生物医学物理传感器及其基本特性 34

3.3.1 生物医学物理传感器的作用及其分类 34

3.3.2 传感器的基本特性 35

3.4 应变式电阻传感器 39

3.4.1 金属电阻应变式传感器 39

3.4.2 半导体压阻传感器 44

3.4.3 电阻应变式传感器的测量电路 46

3.5 电容式传感器及其医学应用 53

3.5.1 电容式传感器基本原理 53

3.5.2 变面积型电容传感器 53

3.5.3 变极距型电容传感器 54

3.5.4 变介质型电容传感器 56

3.5.5 电容式传感器的测量电路 57

3.5.6 电容式传感器的应用举例 61

3.6 压电式传感器 66

3.6.1 压电效应 66

3.6.2 压电材料 66

3.6.3 石英晶体的压电特性 67

3.6.4 压电陶瓷的压电特性 69

3.6.5 压电式传感器等效电路 70

3.6.6 压电式传感器的测量电路 71

3.6.7 压电式传感器的应用举例 75

3.7 光学传感器及其医学应用 78

3.7.1 光电效应 78

3.7.2 光电器件的基本特性参数 79

3.7.3 光电管、光电倍增管 80

3.7.4 光电池 82

3.7.5 光敏二极管和光敏晶体管 85

3.7.6 生物化学光谱分析仪器光学测量原理 89

3.7.7 光固态图像传感器 91

3.8 热电式传感器及其应用 94

3.8.1 热敏电阻式传感器 95

3.8.2 PN结型温度传感器 100

3.8.3 集成电路温度传感器 101

3.8.4 非接触式温度测量 102

3.9 光纤和激光传感器 105

3.9.1 光纤传感器 105

3.9.2 激光式传感器 110

3.10 生物传感器 116

3.10.1 生物传感器基本结构 116

3.10.2 生物传感器的类型 116

3.10.3 生物传感器的优点 117

3.10.4 生物传感器的工作原理 117

3.10.5 生物传感器的固定化技术 119

习题 119

第4章 生物医学测量的干扰和噪声 122

4.1 人体电子测量的干扰 122

4.1.1 干扰的引入 122

4.1.2 抑制电磁场干扰的主要方法 128

4.1.3 抑制干扰的其他措施 132

4.2 噪声和低噪声放大器 133

4.2.1 噪声的特性 133

4.2.2 生物医学测量中主要噪声类型 135

4.2.3 运算放大器噪声性能参数 136

4.2.4 常用器件的噪声 140

4.2.5 低噪声放大器的设计 141

习题 142

第5章 生物电放大基础和心电图测量 144

5.1 生物电放大器前置级 144

5.1.1 基本要求 144

5.1.2 差动放大电路 147

5.1.3 同相并联差动放大电路 150

5.1.4 生物电前置级放大器共模抑制能力改善的方法 154

5.1.5 集成的仪器放大器 156

5.2 隔离放大级设计 160

5.2.1 光耦合器 160

5.2.2 磁耦合 165

5.3 心电图及其测量仪器 165

5.3.1 心电图及其导联 165

5.3.2 心电向量图 172

5.4 心电图机的设计 175

5.4.1 心电图机的设计特点 175

5.4.2 心电图机的组成结构 177

5.4.3 心电前置放大器分析 178

5.5 心电图用于疾病的诊断 188

5.5.1 正常和异常的心搏节律 188

5.5.2 律失常 189

5.5.3 局部缺血时电位波形的变化 190

5.5.4 心电图波形的自动分析 191

习题 192

第6章 脑电图与肌电图 194

6.1 脑电图 194

6.1.1 脑电图的产生机理 194

6.1.2 脑电信号的一般性质及分类 194

6.1.3 脑电图机 198

6.1.4 脑的诱发电位测量 199

6.1.5 临床脑电仪器的应用情况 204

6.1.6 脑电图测量的最新技术 205

6.2 肌电图 208

6.2.1 概述 208

6.2.2 肌电图概念 209

6.2.3 肌电图机 211

6.2.4 诱发肌电图（神经电图） 213

习题 215

第7章 血压的测量 216

7.1 血压测量概述 216

7.2 血压直接测量法 217

7.2.1 直流压力放大器 218

7.2.2 交流载波压力放大器 218

7.3 血压间接测量法 220

7.3.1 柯氏音法 220

7.3.2 示波法 221

7.3.3 超声法 223

7.3.4 脉搏延时法 224

7.4 血压的自动测量 225

7.4.1 工作原理 225

7.4.2 电路硬件 226

7.4.3 气动部分 227

7.4.4 计算机系统软件 227

7.4.5 袖带压力放大器电路 227

7.4.6 脉动压力放大器 228

7.4.7 看门狗电路 228

习题 228

第8章 血氧饱和度和心输出量的无创伤测量方法 229

8.1 血氧饱和度的无创伤测量方法 229

8.1.1 血氧饱和度的概念 229

8.1.2 血氧饱和度测定的意义 229

8.1.3 脉搏血氧测量法基本建模原理 229

8.1.4 脉搏血氧法测量系统的设计 232

8.2 心输出量的无创伤测定方法 236

8.2.1 心输出量 236

8.2.2 直接费克法（Fick principle） 237

8.2.3 指示剂稀释法 237

8.2.4 阻抗式容积脉图仪 239

8.2.5 超声血流计 243

习题 245

第9章 超声波成像系统和X-CT断层扫描系统原理 247

9.1 超声成像的物理基础 247

9.1.1 超声波在人体组织中的衰减 247

9.1.2 超声波在人体组织中的传播速度 248

9.1.3 超声波在人体组织中的反射、折射、衍射与散射 249

9.1.4 脉冲回波式超声成像系统 251

9.1.5 超声换能器 251

9.1.6 超声波的类型 252

9.1.7 超声波的生物效应 253

9.1.8 超声成像的基本方法 254

9.1.9 医用超声仪器 257

9.2 A型超声诊断仪 257

9.2.1 工作原理 257

9.2.2 电路结构及工作过程 258

9.2.3 A型超声诊断仪设计参数 260

9.2.4 A型超声诊断仪的用途 260

9.3 M型超声诊断仪 260

9.4 B型超声断层显像仪 262

9.4.1 工作原理 262

9.4.2 B超的扫描和扇区 263

9.5 超声多普勒技术 265

9.5.1 多普勒效应 265

9.5.2 超声多普勒法测定血流的基本原理 266

9.5.3 超声多普勒测量的实现 267

9.6 X射线计算机断层成像概述 274

9.6.1 第一代CT机［单束平移／旋转（T/R）扫描］ 275

9.6.2 第二代CT机（窄角扇束扫描） 275

9.6.3 第三代CT机（广角扇束扫描） 276

9.6.4 第四代CT机（反扇束扫描） 276

9.6.5 第五代CT机（动态空间扫描） 276

9.6.6 第六代CT机（电子束扫描） 276

9.7 X-CT的基本原理和方法 277

9.7.1 X射线的物理特征 277

9.7.2 X射线的强度 278

9.7.3 X射线与人体的相互作用 278

9.7.4 X-CT的数理基础 279

9.8 X-CT扫描系统的结构和仪器 284

9.8.1 X-CT的采样系统 284

9.8.2 X-CT机的图像处理系统的结构 285

习题 285

第10章 电刺激和心脏起搏 287

10.1 电刺激 287

10.1.1 电刺激（electronic stimulate）与电兴奋的基本因素 287

10.1.2 电刺激引起组织兴奋的原理 289

10.2 电子刺激器的组成原理和应用 290

10.2.1 电子刺激器的组成原理 290

10.2.2 电刺激用于康复治疗 293

10.3 心脏起搏器 296

10.3.1 心脏起搏的电生理基础 297

10.3.2 心动周期中心脏对电刺激的反应 297

10.3.3 人工心脏电起搏器类型 297

10.3.4 心脏起搏器的技术指标参数 299

10.3.5 心脏起搏器电路原理 300

10.3.6 QDX-2型体外按需起搏器的电路分析 300

10.4 心脏除颤器 303

10.4.1 心脏除颤器基本原理 304

10.4.2 心脏除颤器的类型 305

10.4.3 心脏除颤器的主要性能指标 305

10.4.4 典型的心脏除颤器电路分析 305

习题 307

参考文献 308