生物医学传感器 (Biomedical Sensors)

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1 生物医学传感器 (Biomedical Sensors)
张会生

2 4.1 引言(Introduction) 一生物医学仪器(Biomedical Instrumentation) 二生物医学传感器
影像类：磁共振 、 B超、CT 监护类：心电监护、心电图机 检验类：生化、血细胞、电解质、免疫、尿液 治疗类： 其它： 二生物医学传感器 生物医学传感器用于将人体内的一些特征参数转换成可测量的信号（如电阻、电压、电流等）的一类元件。类似如人的眼睛、耳、鼻

3 体内(in vivo)监测: 体外(In vitro)诊断 侵入式(Invasive) 非侵入式(Noninvasive)
监测参数：心电、呼吸、无创血压、双体温、血氧饱和度、脉搏、双有创压、心输出量 体外(In vitro)诊断 如电解质、生化、免疫

4 生物医学传感器的重要指标 In vitro: In vivo 准确(accuracy) 精密(precision) 范围(range)
响应时间(response time) 漂移(drift) In vivo 可靠(Reliable) 安全(safe)

5 生物医学传感器的分类 根据指标分类： 根据测量类别 １生物电： ２物理 ３电解质、血气和pH 物理、电、化学
ECG(electrocardiogram)、 EEG(electroencephalogram) ２物理 温度、流量 ３电解质、血气和pH

6 4.2 温度的测量 1 温度测量的意义 2 温度传感器的种类 3 热敏电阻(NTC) Rt=R0*exp(β*(1/T-1/T0)
热敏电阻(PTC、NTC)、热点偶、热敏二极管 3 热敏电阻(NTC) Rt=R0*exp(β*(1/T-1/T0)

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8 R0 B对某一个传感器是常数，但不同传感器之间有离散性。
4 温度测量的标定 Rt=R0*exp(B*(1/T-1/T0) R0 B对某一个传感器是常数，但不同传感器之间有离散性。

9 4.3 电解质、血气、pH的测量 0 半电池电位

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11 1 pH电极的原理/ISE原理 被测离子的浓度C和电极电位E之间的关系可用Nernst方程表示： EX = E0 + SlogCx (1)
S为电极电位，与温度、ISE的活性材料、表面蛋白质吸附等因素有关。

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13 2 电解质的测量原理 1 定标 2 测量 EX = E0 + SlogCx EA = E0 + SlgCA (1)
EB = E0 + Slg CB (2) S =( EB - EA )/lg(CB / CA ) (3) 2 测量 EX = E0 + Slg CX (4) CX = CA * 10（EX - EA）/S (5)

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16 3 血气测量原理 pO2 pCO2

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19 课堂练习题 1 简述一般传感器为什么要进行标定 2 简述ISE标定及测量样品的过程，并写出计算公式。