生物医学仪器基本原理及基本功能
生物医学仪器调研
调研组成员：李莉、杨富兰、万林 专业：生物医学工程 班级：电医 0901 时间：2011 年 12 月 4 日
一、 激光多普勒血流仪
1、简介： 激光多普勒血流仪是根据激光多普勒原理，检测组织血流的监测仪器，可用于创伤愈合，药物评价， 糖尿病，外周血管病，皮肤溃疡，烧伤评估，下肢干细胞移植，胃 肠血流监测等等，目前瑞典的 Perimed 为全球领先品牌，是微循环 领域的最佳合作伙伴！ 激光多普勒血流仪可以用于连续监测微循环的血细胞灌注和外 皮血流的变化，也可以用于评价血管活性药物的微循环、监测外周 循环和监测动物暴露组织的微循环。激光多普勒分为扫描式与接触 式两大类型。扫描式可以监测到大面积的血流分布，并且具有非接 触、无感染的特点，接触式则使用血流探头检测组织一个点的表面 或内部的血流状况。血流探头分为表面探头和针式探头两个大类， 分别用于无创和有创实验。当探头连接到血流仪后，血流仪可以通 过校准自动识别探头，并自动储存血流探头的相关参数。 接触式具有高功率与普通功率两种类型。 普通功率的监测深度只有 1mm，高功率的型号则可以有效提高监测深度。 激光多普勒血流仪通常为双通道系统，可以通过 USB 数据线将多台主机连接在电脑上，实现多通道 的设计。血流仪发射特定波长的激光，通过血流探头的光纤导出，探头同时接收反射回来的激光， 根据多普勒原理测量组织或者器官微循环的血细胞灌注，测量得到的信号是相对单位，通常使用 BPU（Blood Perfusion Unit）或者 LDF（Laser Doppler Flowmetry）作为单位。血流仪有 2 个 模拟输出通道，可以直接连接 PowerLab 数据采集分析系统，分别输出激光多普勒流速（Laser Doppler Flowmetry，LDF）和信号经组织反射的百分比（proportional to percentage backscatter，BSC）。 2、激光多普勒流速计原理： 以 3 个物理相应为基础的，即光的散射、多普勒效应和外差式检波。如图 3-30 所示，静止光源的光 照射于运动粒子时，粒子使光散射，由于粒子的运动产生多普勒效应，其频率随粒子的运动速度不 同而产生不同的频移。此散射光的频移可用静止放置的光检出器来测出。令运动粒子的速度为 v，入 射光的频率为f0 ,其波数矢量为K i ；散射光的频率为f0 + ∆f，其波数矢量为K s ，则散射光的频率偏离量 为
生物医学工程原理及应用
生物医学工程原理及应用生物医学工程是一门交叉学科，涉及工程学、医学和生物学等多个领域，旨在应用工程技术和原理来解决医学和生物学中的问题。
它的发展为医学诊断、治疗和研究提供了新的工具和方法。
本文将介绍生物医学工程的基本原理和一些应用领域。
一、生物医学工程的基本原理生物医学工程的基本原理包括生物信号处理、医学成像、生物材料、生物传感器和生物信息学等。
生物信号处理是将生物信号转化为可视化或可测量的形式，常见的生物信号包括心电图、脑电图和肌电图等。
医学成像是利用各种成像技术来获取人体内部结构和功能信息，如X射线、超声波和磁共振成像等。
生物材料是指用于替代或修复人体组织的材料，如人工关节和心脏支架等。
生物传感器是用于检测和测量生物体内部或外部的生物参数的设备，如血糖仪和血压计等。
生物信息学是利用计算机和信息技术来处理和分析生物学数据，如基因组学和蛋白质组学等。
二、生物医学工程的应用领域1. 医学诊断生物医学工程在医学诊断中发挥着重要作用。
通过医学成像技术，医生可以观察人体内部的结构和功能，帮助诊断疾病。
例如，X射线可以用于检测骨折和肺部疾病，超声波可以用于检测胎儿发育和心脏病变。
另外，生物传感器可以用于监测患者的生理参数，如血压、心率和血糖水平等，帮助医生判断病情和制定治疗方案。
2. 医学治疗生物医学工程在医学治疗中也有广泛的应用。
生物材料可以用于修复和替代受损组织和器官。
例如，人工关节可以帮助关节炎患者恢复正常的关节功能，心脏支架可以帮助心脏病患者恢复血液供应。
此外，生物医学工程还涉及药物传递系统的设计和开发，以提高药物的疗效和减少副作用。
3. 医学研究生物医学工程在医学研究中也发挥着重要作用。
通过生物信息学的方法，研究人员可以对基因组、蛋白质组和代谢组等进行大规模的数据分析，揭示疾病的发生机制和治疗靶点。
此外，生物医学工程还可以帮助开发新的实验技术和设备，如微流控芯片和生物打印技术，以提高实验效率和准确性。
现代生物仪器分析
现代生物仪器分析摘要现代生物仪器在生物领域中扮演着重要的角色。
本文将主要介绍现代生物仪器分析的基本原理和常见的应用领域，包括基因测序、蛋白质分析、细胞显微镜技术等。
通过对这些仪器的介绍和应用案例的分析，可以更好地理解现代生物仪器分析的重要性和发展趋势。
1. 引言随着生物科学的发展，现代生物仪器在生物研究和生物工程领域发挥着重要的作用。
这些仪器通过精确的测量和分析技术，帮助科学家们深入理解生物分子的结构和功能，在疾病治疗、新药研发和生态保护等方面做出贡献。
本文将主要关注现代生物仪器分析的基本原理和常见应用领域。
2. 基因测序技术基因测序技术是现代生物仪器中最重要的应用之一。
通过这项技术，科学家们可以快速并准确地确定生物体基因组的序列。
目前，常见的基因测序技术包括Sanger测序、Illumina 测序和高通量测序等。
这些技术的原理是基于DNA分子的合成和测序，通过荧光染料的标记和激光扫描来读取DNA序列信息。
基因测序技术的应用非常广泛。
在医学研究领域，基因测序技术可以帮助科学家们识别疾病基因、发现新的药物靶点，并提供个性化医学的支持。
在生态学研究中，基因测序技术可以帮助科学家们了解物种的多样性、基因流动性和环境适应性等问题。
3. 蛋白质分析技术蛋白质是生物体内最重要的生物大分子之一，其功能和结构对于生物体的正常运作至关重要。
现代生物仪器提供了多种蛋白质分析技术，可以帮助科学家们深入研究蛋白质的结构、功能和相互作用。
其中，质谱技术是最常用的蛋白质分析技术之一。
质谱技术通过将蛋白质分子转化为离子，并通过质谱仪的分析，确定蛋白质的质量、序列和修饰等信息。
质谱技术在蛋白质组学研究和新药研发中起着重要作用。
除了质谱技术，现代生物仪器还提供了许多其他蛋白质分析技术，如蛋白质电泳、蛋白质结晶、蛋白质亚细胞定位等。
这些技术的综合应用可以帮助科学家们深入了解蛋白质的功能和相互作用机制。
4. 细胞显微镜技术细胞显微镜技术是现代生物仪器中应用广泛的技术之一。
生物医学测量与仪器10
生物医学测量可用于生理研究，通过对生物体内的各种化学物质、离子、蛋白质等物质的 测量，揭示生理现象的本质和规律。
药物研发
生物医学测量在药物研发中具有重要作用，通过对药物在生物体内的吸收、分布、代谢等 过程的测量和分析，为新药的研发提供依据。
02
生物医学测量仪器的基本结构与原理
生物医学测量仪器的分类与特点
超声原理
利用超声波在人体组织中的传播特性，通过探头产生并接收超声波信号，经信号 处理单元处理后，通过显示器显示人体内部结构图像。广泛应用于胎儿监护、心 血管疾病诊断等领域。
03
生物医学测量中的信号处理技术
信号处理的基本概念与分类
信号处理的基本概念
信号是传递信息的一种形式，可以是一种电信号、光信号、 声音信号等。信号处理是对信号进行采集、转换、分析和解 释的过程，目的是从信号中提取有用的信息。
生物医学测量技术面临的挑战与对策
总结词
技术研发难度大、仪器设备成本高、数据隐私保护不 足、临床应用场景复杂多变。
详细描述
尽管生物医学测量技术持续发展，但仍面临一些挑战
07
参考文献
参考文献
《生物医学测量与仪器10》教材 《生物医学测量与仪器10》参考书 《生物医学测量与仪器10》案例分析
THANKS
01
生理参数测量仪器
用于测量人体生理参数，如血压、心电图等。其特点是精度要求高，
使用方便，但只能测量单一生理参数。
02
生化参数测量仪器
用于测量人体生化参数，如血糖、血脂等。其特点是测量范围较广，
但需要采集血液样本。
03
医学影像设备
用于获取人体内部结构图像，如超声、CT等。其特点是能够提供直观
医疗仪器原理
医疗仪器原理
医疗仪器是指用于诊断、治疗和监测疾病的设备和工具。
不同的医疗仪器有不同的原理和工作方式。
其中，X射线机是一种常见的医疗仪器，它利用X射线的特性来产生影像，用于诊断骨骼、器官和组织病变。
X射线机由X射线发生器和影像接收器（如X射线片或数字影像系统）组成。
X射线发生器通过高电压产生高能X射线束，该束穿过患者体内，然后被影像接收器接收。
由于不同组织对X射线的吸收程度不同，因此形成的影像可以显示出体内的结构。
X射线机的运作原理是利用物质对X射线的吸收和散射的差异。
另一个常见的医疗仪器是心电图机，用于检测心脏的电活动。
心电图机通过感应和放大心脏产生的微弱电信号，并将其记录在纸上或数字系统中。
心电图机的原理是基于心肌细胞的电活动产生的电位差。
心脏的正常功能和异常状态都能通过心电图显示出来，从而帮助医生进行诊断和治疗。
除此之外，还有血压计、血糖仪、体温计等常见的医疗仪器。
血压计的原理是基于袖带中压力的变化来测量血压。
血糖仪的原理是利用血液中的葡萄糖与试剂发生化学反应，并通过电化学方法测量所产生的电流或电压变化来确定血糖水平。
体温计的原理是利用物体温度不同时的热传导原理。
以上都是医疗仪器常见的原理和工作方式。
生物医学工程仪器简介
•
1903年荷兰生理学家艾萨文(William Einthoven)研制成功了第一台采用弦线式电 流计记录的心电图仪，创立的肢体标准导 联的概念，沿用至今，艾萨文开创性的贡 献使他获得了1924年医学诺贝尔奖
心电图设备
小 型 化 的 同 步 12 导 联 自 动 心 电 图 仪
用于医学的分析仪器，主要沿袭了现代化学分析 仪的方法和手段，如谱分析方法，电化学方法、 各种分离技术等，对人体成份进行离体分析，直 接针对活体内成份的测量，是医学分析仪器的特 殊处和极重要的方面，20世纪末得益于生物工程 技术和电子技术的发展，使医用分析仪器在大规 模测量和小型化、快速分析等方面均取得了重大 进展。
随之而起的生物医学工程产业被称为朝阳产业，我国形成环渤海湾、长江三 角洲、珠江三角洲等三大产业带，深圳是我国生物医学工程产业中最具有竞 争力的产业基地，其产值占珠江三角洲的百分之八十以上，对该学科的人才 有较高的需求。
•
医疗器械定义
• 指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器具、材 料或者其他物品，包括所需要的软件；其用于人体体 表及体内的作用不是用药理学、免疫学或者代谢的手 段获得，但是可能有这些手段参与并起一定的辅助作 用；其使用旨在达到下列预期目的： • 1、对疾病的预防、诊断、治疗、监护、缓解 • 2、对损伤或者残疾的诊断、治疗、监护、缓解、补偿； • 3、对解剖或者生理过程的研究、替代、调节
生物医学 工程
信管1班 陈旭 1219120013
•
生物医学工程是理、工、医相结合的边缘学科，其将现代工程技术、近代物 理学、生物学和医学结合起来，形成了对生命科学、现代医学具有极其重要 意义的新兴交叉学科。其属于技术科学范畴，是以生命的人为对象，用工程 学原理，研究开发防病、治病、人体辅助功能等为医学应用服务的人工装置 和系统。医疗仪器、医疗器械即是其最广泛的应用。
生物医学仪器介绍
正确操作避免伤害
正确操作，保护安全， 避免损坏。
不随意更换零部件
勿随意更换设备零部件， 影响性能和稳定性。
06.归纳总结
医疗设备的应用和维护总结
医疗设备的重要性
诊断与治疗的重要支撑
01
保健器材
现代医学保健的重要组成 部分
02
设备诊疗重要
帮助医生更好地了解病情， 提供更好的治疗方案
03
设备改进医保
设备提高医保效率
医学设备应用
应用场景概览
医疗诊断设备：心电和超声波 激光眼科、放疗治癌设备 实验室设备：生化分析仪、PCR检测器 呼吸机与心脏起搏器维持生命 医疗影像设备：X光、MRI和CT扫描机
设备维护重要
正确维护和使用的重要性
加强设备的日常维护保 养，延长设备使用寿命。
遵守设备使用规范，确 保设备的正常运行。
超声波设备
理论和实践应用
声波成像：发射声波，反射成图像。 超声波的医疗应用十分广泛，包括器官检查和孕产妇检查等。 优势：超声波检查无辐射，安全性高，价格相对较低，对某些组织的检 测效果更好。
医用X光扫描设备
原理、应用、优缺点
X光机可用于医学和工业质检，使用方便成本低。虽然快速生成结果，但需注意安 全和辐射危害。应用领域广泛，如安检和食品质量检测。
生物医学仪器的重要性
医疗保健必需品
提高医疗诊断效率
减少误诊率
提高医疗质量
• 能够快速准确地检测出病人的 病情和健康状况。
• 提高诊断精确度，减少医生主 观误诊
• 精准医疗数据帮助医生治疗
02.医疗设备的种类和分类
医疗设备分类及种类
诊断设备
生物医学仪器技术研究及应用
生物医学仪器技术研究及应用生物医学仪器技术是一种研究人类健康和疾病的领域，并在此基础上开发、制造、应用医疗设备和器械的科学技术。
生物医学仪器技术的研究领域包括医学成像、医学检测、生物信号处理、材料和工程等领域。
生物医学仪器技术的发展使得医疗器械和设备在普及和提升医疗水平方面起到了重要的作用。
一、医学成像医学成像是生物医学仪器技术的重要组成部分。
医学成像技术可以帮助医生诊断和治疗病人。
医学成像技术包括X射线、核磁共振、CT扫描和超声波成像等技术。
这些医学成像技术可以提供非侵入性的病理诊断，并可实现三维图像呈现，以更好地了解病变部位和疾病进展情况。
例如，核磁共振成像技术可以通过磁共振的原理，对人身体内部进行成像。
这种成像技术可作为脑部、心血管、肌肉、骨骼和其他部位等的无创诊断和治疗，可详细显示病变部位，同时可以避免X射线对人体的伤害。
二、医学检测生物医学仪器技术中的医学检测是一种广泛应用的技术。
医学检测可以帮助医生确定疾病的状态并监测治疗的效果。
例如，血糖仪、血压计和心电图等习惯性检测手段可以追踪疾病的进展。
由此，医生可对病人进行个性化治疗。
在生物医学仪器技术的研究中，社会对家庭和个人健康的要求迫使我们去寻找一种具有高伸缩性和自适应性的诊断技术——实时检测技术。
该技术可以通过传感器和无线网络提供实时完整的医学数据，并在基于智能算法的情况下，实现快速分析和大量的严格筛查，此时检测结果更加可靠。
三、生物信号处理生物医学仪器技术提供了一种可以对生物信号进行检测、记录和分析的技术手段。
生物信号是人体生理和病理过程中产生的各种电学、机械、化学信号。
其中包括脑电图(EEG)、心电图(ECG)、心电图(ECG)和电子鼻等。
近年来，人们提出了一系列基于传感器网络和物联网技术的生物信号处理技术，如心电图信号处理和呼吸信号处理。
这些技术通过分析多个传感器的信号，进一步提高检测的精度和可靠性，并提供更多的医学数据。
四、医学材料和医学工程医学材料和医学工程是生物医学仪器技术的另一部分。
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基础知识部分 生物医学仪器简介（一）
主讲教师： 刘惠
安全信息
▪ 危险!!!
• 提示紧急的危险，如不避免，将可能导致死亡、严重的人身伤害或 财产损失。
▪ 警告!!!
• 提示潜在的危险或不安全的操作，如不避免，将可能导致死亡或严 重的人身伤害或财产损失。
（一）基本原理
▪ （7）刺激 ▪ 在很多测量中，需要获得对某种形式的外刺
激的响应。 ▪ （8）其他外加能量 ▪ 差不多所有现代化物医学仪器，不是依靠加
在活组织上的某些形式的能量，就是依靠换 能器工作时所产生的某些形式的能量。
（二）基本功能
▪ （1）测量
• 生物医学仪器主要功能和目的是用来测量人体的各种变 量及特性，以便进行基础医学研究。例如，测量人体体 液中的某种成分，试图研究这种成分对某种疾病的发生 和发展的影响和规律(如测量胃液中的亚硝酸含量，研究 胃癌的病因等)。
▪ （2）换能器
▪ 一般地说，换能器就是将一种形式的能量或信号变换成另一 种形式的能量或信号的装置。在现代生物医学仪器中，每一 个换能器往往用来产生一种电信号，它是被测现象的一种模 拟。
（一）基本原理
▪ （3）信号处理装置 ▪ 将换能器输出信号进行放大、整形，或其他
任何变更的装置称为信号处理装置。 ▪ （4）显示装置 ▪ 显示装置将经过某种处理的电信号变换成能
▪ 小心!!!
• 提示潜在的危险或不安全操作，如不避免，将可能导致轻微的人身 伤害、产品故障、损坏或财产损失。
▪ 注意!!!
• 强调重要的注意事项、提供说明或解释以更好地使用本产品。
一、生物医学仪器基本原理及基本功能
▪ （一）基本原理
（一）基本原理
▪ （1）信号源
▪ 这里所说的信号源即被测对象(人体，或人体的一部分或一 个系统，如心血管系统、呼吸系统、消化系统等)。因此， 生物医学仪器的信号源是活组织或加在活组织上的能量，这 是现代生物医学仪器不同于其他仪器系统的根本之处。
（二）基本功能
▪ （5）控制
• 现代生物医学仪器用来自动地控制某一被测系统的运行。 它基于被测系统的一个或多个内部参量的变化或系统的 输出变化来进行控制。
▪ （6）治疗
• 现代生物医学仪器在疾病治疗中应用十分重要，例如放 射线治疗设备是治疗癌病的主要手段。
作业：
▪ 列举你所知道的生物医学仪器，并按照基本 功能归类，之后分小组对选择的类进行调研。 各小组划分任务，每人负责对一种仪器的性 能、特征、作用以及针对临床的应用进行论 述。可以借助图书馆中馆藏图书与期刊及 Internet网络等资源。
▪ （2）诊断
• 现代生物医学仪器可用来帮助医生诊断患者的某种疾病。 例如，心电图、脑电图、超声图、X射线感光底片等，都 在临床诊断中用得相当广泛。
（二）基本功能
▪ （3）估价
• 有时用生物医学仪器进行测量，以确定被测系统某功能 或某性能指标是否符合要求，例如肺功能测定等。
▪ （4）监测
• 现代生物医学仪器用来监测某些生命过程，或测定某一 变量是否在一定的限度之内，从而获得该过程或状态的 连续的或周期性的资料，以利于疾病的治疗或预防。例 如心脏功能的监测等。
为人觉察的形式，以传达所获得信息的意义。
（一）基本原理
▪ （5）记录、数据处理和传送装置 ▪ 通常为了记录下测量所获得的资料，以储存备用或
传送到另一个地方去，也许是传送至病案室、研究 室或医生办公室，也许要传送至世界各地，需要记 录装置。 ▪ （6）控制装置 ▪ 有时候整个现代生物医学仪器系统需要自动控制，换能器和其他部 件的工作。