生物电测量及仪器
证明生物电存在的实验
证明生物电存在的实验
生物电是指在生物体内部由于离子在细胞膜上的运动而产生的电活动。
证明生物电存在的实验通常涉及记录细胞或组织的电位变化。
以下是一些用于证明生物电存在的实验方法：
1.静息膜电位记录：
通过使用微电极，可以记录静息状态下生物体细胞膜的电位。
这个电位称为静息膜电位，是由于细胞膜上存在的离子不均匀分布而产生的。
2.动作电位测量：
细胞在兴奋状态下会产生动作电位，这是一种瞬时的电压变化。
使用微电极可以记录到这些动作电位的产生和传播，从而证明生物体细胞具有电活动。
3.心电图：
心电图是记录心脏电活动的一种方法。
通过将电极放置在身体表面，特别是胸部和四肢，可以捕捉到心脏起搏起始、传导过程和心脏肌肉的收缩期间的电活动。
4.脑电图：
脑电图记录大脑皮层的电活动。
通过在头皮上放置电极，可以检测到大脑的不同状态下产生的电位变化，如觉醒、睡眠和专注等。
5.肌电图：
肌电图记录肌肉电活动。
通过在肌肉上放置电极，可以观察到肌肉的电位变化，这对于研究肌肉的收缩和放松过程很有帮助。
6.神经元体外记录：
在神经元的培养条件下，可以使用微电极记录到神经元的电活
动。
这种实验常用于研究神经元的电兴奋性和电抑制性。
这些实验方法都能够直接或间接地证明生物电存在，提供了深入了解生物体内电活动的途径。
这些实验在生物学、医学和神经科学领域中被广泛应用。
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
生物电的测量以及几种常见生物电位的形成和相互联系
清楚 电变化和细胞 其他基 本功 能之间的联 系 ， 电生 是
理研究 中的一个重 要领 域 ， 成为细胞 生理学 的重要 内
容之一 。 ２ 人和动物体 内的几种电位
动作电位主要 组成部分 的这 种迅速 变化 的特点 ， 阴 在 极射线示波器或 电脑显示屏可描记的图形上表现 为一
电图、 脑电图、 肌电图、 以及诱发电位和神经干复合动
ｉ ｔｓｎｈ ｔ ｅｌｏ８ ｅｉ ｕｒ ｔｓｔ ｔ ｎ ｆ ｓ ｙ ｔｅ ｃｃｌ ｔ ｅ ｔ ｃ ｒ ｎ ｉ ａｉｎ ａ ｄｆｔｒ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｓ ｅ ｕ ｏ ｕｕ ｅｄ ｖ ｌｐ ｎ．
Ｃ ｉｅｅＳｉｎｅＢ ｌ ｔ ， ６ ３ ：２ ｈｎｓ ｃｅｃ ｕｌ ｉ ５ （ ）２ ９—２７ ｅｎ ３
续发生两次方 向相 反 的偏 转 ， 表示 组织表 面 已兴奋 部
对生物电现象 进行定 量研究 时 ， 常是测 定生 物 通
位 和其他 部位之间出现 了电位差 。 在临床医学、 生理学 、 心理研 究 和竞技 训练 中 ， 通 常在整 体情况下记 录某一 器官或 组织 的电变化 ， 如心
２ ８ １— ）：１ ４ （ ３ ５ ７—５ ３ ２
［Ｏ 张柳燕 ， １］ 王
晶． ００合 成生物学研 究进展 与应用． ２１． 生物产 业
［］ ｕ ｃ Ｅ Ｗ ｉ ． ０９ Ｔ ｅｓ ｏｄｗ ｖ ｏ ｎ ｅｃ ｉｅ ３ Ｐｍｉ Ｐ Ｍ， ｅ ｓ ２０． ｈ ｃｎ ａｅ ｓ ｔ ｔ ｄ － ｋ ｓＲ ｅ ｙ ｈ ｉｂ ｆ
ｐ ｔｗ ｙｉ ｃ ｅｌ ｈａｃ ｌｆｒｐｏ ｕ ｔ ｎｏ ｅｐ ｎ ｉｓ ａｈ ａ ｎＥｓｈ ｒ ｉ ｏｉ ｏ ｒｄ ｃ ｏ ｆ ｒｅ ｏｄ ．ＮａｕｅＢｉ－ ｃ ｉ ｔ ｔｒ ｏ
生物医学测量与仪器课件2
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目录
• 生物医学测量基础 • 生物医学仪器基础 • 生物医学测量技术 • 生物医学仪器应用 • 生物医学测量与仪器发展趋势 • 生物医学测量与仪器实验教程
01
生物医学测量基础
测量误差与准确度
测量误差
测量误差是指实际测量值与理 想测量值之间的差异。为了减 少误差，需要使用高精度的测
行放大，以便后续处理和分析。
非线性信号处理
傅里叶变换
傅里叶变换是一种将时域信号转化为频域信号的方法，通过分析 频谱特征，可以揭示信号的内在规律。
小波变换
小波变换是一种时频分析方法，能够提供信号的时间和频率信息， 适用于处理非平稳信号。
神经网络
神经网络是一种模拟人脑神经元网络结构的计算模型，能够自适应 地学习和识别复杂的非线性信号。
光学测量技术
光学测量技术在生物医学领域的 应用也日益广泛，如光谱分析、 荧光检测等技术，可以用于检测 生物分子和细胞的结构和功能。
纳米测量技术
随着纳米技术的不断发展，纳米 测量技术在生物医学领域的应用 也日益广泛，如纳米探针、纳米 传感器等，可以用于检测生物分 子和细胞的三维结构。
集成化与微型化仪器
人工呼吸机与心脏起搏器
总结词
人工呼吸机和心脏起搏器是两种重要的生命支持设备。
详细描述
人工呼吸机通过机械通气来维持病人呼吸，适用于麻醉、昏迷、严重肺部疾病等情况下无法自主呼吸的病人。心脏起搏器则是一种植入式医疗设备，通过发放 电脉冲刺激心脏，以控制心率和心律。
临床应用
人工呼吸机和心脏起搏器对于抢救和治疗呼吸系统、心血管系统等疾病具有重要作用，广泛应用于医院和急救场所。
基于NI-cDAQ的生物电测量与治疗实验仪器的设计
图 １ 仪器的基本构成 Ｆｉｇｕｒｅ１ Ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
１．１ 输 入 输 出 调 理 模 块 信号的输入与输出调理模块主要处理对输入的
微弱生理信号的预 放 大，输 出 的 电 针 或 刺 激 等 信 号 的放大，与仪器连接 的 外 部 生 物 电 信 号 经 预 处 理 后 连接到 ｃＤＡＱ平台 的 各 模 块 接 线 端，它 作 为 仪 器 输 入与输出的接口既完成了对信号的放大同时又起到 了信号与仪器间的 安 全 隔 离，提 供 了 仪 器 的 信 号 接 线端子。 １．２ 数 据 采 集 平 台
ＤｅｓｉｇｎｏｆａｎＢｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌＭｅａｓｕｒｉｎｇａｎｄＴｒｅａｔｉｎｇ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＢａｓｅｄｏｎＮＩｃＤＡＱ
ＰＡＮ Ｌｉｑｉｎｇ ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＺｈｅｊｉａｎｇＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃｉｎｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，ＺｈｅｊｉａｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，３１００５３
基 金 项 目 ：浙 江 省 高 教 学 会 研 究 项 目 （Ｙ２００８２９）资 助 作 者 单 位 ：浙 江 中 医 药 大 学 信 息 技 术 学 院 （浙 江 杭 州 ３１００５３） 作者简介：潘礼庆 （１９５１—），男，副 教 授，主 要 研 究 方 向 为 中 医 诊 疗
仪 器 的 研 究 、开 发
图 ２ 输入信号放大与隔离 Ｆｉｇｕｒｅ２ Ｉｎｐｕｔｓｉｇｎａｌａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｓｏｌａｔｉｏｎ
· ２９６·
北京生物医学工程 第 ２９卷
级的 １２路差分输入，主要用于生物电信号的测量与 监测，其它 ８路 直 接 构 成 ４路 差 分 输 入 （未 隔 离 ）， 可测量 ｍＶ级以上的其他物理量等 信号的 测量。 ＮＩ ９２０５模块 具 有 可 编 程 增 益，因 此 可 满 足 安 全 的 采 集 、测 量 各 种 信 号 的 要 求 。 ２．２ 生 物 电 测 量 激 励 和 治 疗 信 号 的 产 生 与 输 出
生物医学测量与仪器课件课件
测量技术与医学的交叉融合
医学影像技术
将测量技术与医学影像技术相结合，实现疾病的早期发现、诊断和治疗。例如，医学影像导航技术能够提高手术的精准度和安全性。
生理监测技术
将测量技术与生理监测技术相结合，实现对人体生理参数的实时监测和预警。例如，可穿戴设备能够实时监测人体的心率、血压等生理参数。
利用人工智能技术对生物医学信号进行分析和处理，提高测量精度和效率。例如，深度学习算法能够自动识别和分析医学影像，辅助医生进行疾病诊断。
心血管疾病的监测与诊断
利用心电图、超声心动图等仪器，对心血管疾病进行早期监测和诊断。
生物医学测量与仪器在临床实践中的应用研究
THANKS
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尿酸仪
电解质分析仪
生化分析仪
01
02
04
03
用于检测肝功能、肾功能、血脂等生化指标。
用于快速测量血糖水平，辅助诊断糖尿病等疾病。
用于检测血液中钾、钠、钙等电解质浓度。
生化信号测量仪器
X光机
用于拍摄X光片，辅助诊断骨折、肺部疾病等。
CT扫描仪
利用X射线和计算机技术生成人体内部结构的三维图像。
MRI扫描仪
核医学成像技术
通过测量生物体内的电生理信号，如心电图、脑电图和肌电图等，对生理功能进行监测和诊断。
生物电测量技术
新型生物医学测量技术的实验研究
微纳加工技术
利用微纳加工技术，制造出小型化、集成化的生物医学仪器，提高检测的灵敏度和便携性。
无线传感器技术
将传感器与无线通信技术结合，实现对生理参数的实时监测和远程传输。
测量误差与数据处理
02
CHAPTER
生物医学常用测量仪器
用于测量人体血压，是评估心血管健康的重要工具。
生物医学测量与仪器课件
医学影像设备
X线机
CT（计算机断层扫描）机
利用X射线成像，用于骨骼系统和部分软组 织的检查。
利用X射线多角度扫描和计算机重建技术， 生成三维图像，用于全身各部位的检查。
MRI（磁共振成像）机
超声成像设备
利用磁场和射频脉冲，生成人体各部位的 图像，尤其适合脑、软组织、关节等结构 的检查。
利用声波反射原理，无创检查人体内部结 构，常用于心脏、血管、腹部、妇产科等 领域。
人工智能与机器学习在生物医学测量与仪器中…
利用人工智能和机器学习算法，实现生物医学数据的自动分析和智能 解读，提高诊断准确性和预测能力。
纳米技术在生物医学测量与仪器中的应用
利用纳米材料和纳米技术，实现高灵敏度、高选择性的生物医学检测 和成像，为早期诊断和治疗提供有力支持。
3D打印技术在生物医学测量与仪器中的应用
04
生物医学仪器的设计与应用
生物医学仪器的设计原则
安全性原则
生物医学仪器应确保使用者的安全，避免对 使用者造成伤害或意外事故。
易用性原则
生物医学仪器应具备良好的人机交互界面， 方便使用者操作和使用。
有效性原则
生物医学仪器应具备准确、可靠的测量性能 ，能够满足临床或科研的需求。
可靠性原则
生物医学仪器应具备稳定的性能和长寿命， 确保测量结果的可靠性和稳定性。
生物医学仪器的维护与保养
日常维护
定期清洁仪器表面，检查仪 器线缆和接口是否完好，确 保仪器放置在干燥、通风的 环境中。
定期校准
根据仪器使用情况和厂商建 议，定期进行校准，以确保 测量结果的准确性和可靠性 。
故障排查
当仪器出现故障时，应尽快 进行排查和修复，如无法修 复应及时联系厂商或专业维 修人员进行维修。
生物医学测量与仪器期末考试
1. 心电放大器实现隔离级设计，需采用电磁耦合和A．光电耦合B．电容耦合C．电气耦合D．以上都不是2. 医学仪器的工作方式，按获得测量值的性质可分为____________工作方式。
A．直接和间接B．实时和延时C．间断和连续D．模拟和数字3. 医学仪器与其他仪器相比较，其特殊性在于_________的特殊性和生物信息的特殊性。
A．灵敏度调节B．噪声C．人体检测D．安全要求4. 心电图测量的导联数一般有__________。
A．1B．2C．6D．125. 心电图测量时的aVR导联属于（）。
A．单极胸导联B．双极胸导联C．单极加压肢体导联D．双极加压肢体导联6. 通常所说的三运放电路指的是_____________电路。
A．反相并联差分放大器B．同相并联差分放大器C．同相串联差分放大器D．反相串联差分放大器7. 衡量生物电放大器共模干扰信号抑制能力的一个重要指标是A．CMRRB．输入阻抗C．放大倍数D．输出阻抗8. 为保障人体的安全，通常将连接患者的放大器输入级（应用部分）与放大器后级完全隔离。
因此，现代生物电放大器都采用____________。
A．三运放电路B．高压保护电路C．右腿驱动电路D．隔离放大器9. 以下哪项描述是正确的？__________A．浮地电源直接由实地电源提供B．浮地电路和实地电路物理上完全隔离C．浮地电源和实地电源的参考点是等电位的D．实地电源由AC提供，浮地电源由DC提供10. 心电图五个波P、Q、R、S、T中基波频率最高的是__________。
A．P波B．QRS波C．T波D．U波11. 以下不是心电图机设计中常用的提高CMRR技术___________。
A．屏蔽驱动B．电源浮置C．叠加平均D．右腿驱动12. 心电图机中的肌电滤波器实际上是_________。
A．低通滤波器B．高通滤波器C．带阻滤波器D．带通滤波器13. 按检测参数分类，便携式监护仪属于________。