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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