緒論簡答題簡述生命活動是怎么體現(xiàn)的？答：生命活動體現(xiàn)在存在于生物機體的分子、細胞、組織、器官、東統(tǒng)等不同尺度的物質(zhì)代謝和生理過程之中，不論細胞、亞細胞乃至分子水平等微觀尺度上的生理活動，還是由細胞所構(gòu)成的組織、器官，以及系統(tǒng)層面等宏觀尺度的生理過程，都件隨肴物質(zhì)和能量代謝，養(yǎng)表現(xiàn)為物理或化學(xué)的變量。簡述生物醫(yī)學(xué)傳感器的主要用途。答：（1）提供診斷信息；（2）監(jiān)護；（3）臨床檢驗；（4）生物控制；（5）健康管理。什么是生物醫(yī)學(xué)傳感器？答：生物醫(yī)學(xué)傳感器，是獲取人體生理和病理信息的工具，是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)中的重要分支，對于化驗、診斷、監(jiān)護、控制、治療，康復(fù)、健康管理等都有重要作用。簡述傳感器的發(fā)展趨勢。答：（1）多功能化；（2）智能化；（3）微系統(tǒng)化；（4）仿生傳感器；（5）健康狀態(tài)監(jiān)測傳感器。生物醫(yī)學(xué)檢測有哪些特點？答：（1）人體某些參數(shù)的個體差異較大，而對某一特定個體來說，如果參數(shù)稍有變化就可能改變其生理、病理意義。(2）醫(yī)用傳感器一般都是在信噪比教差的環(huán)境下工作。因為人體的生理參數(shù)受到多種因素影響，同時具有多種生理反饋機制，所以噪聲是面臨的巨大挑戰(zhàn)。(3）醫(yī)用傳感器需要根據(jù)人體的物理特性來設(shè)計，即傳感器的機械結(jié)構(gòu)必領(lǐng)與人體解剖學(xué)上的幾何形態(tài)相適應(yīng)。(4）對檢測對象不產(chǎn)生干擾，任何影響檢測對象生理狀態(tài)的傳感檢測方法都難以得到有效的測量結(jié)果。（5）安全可靠在醫(yī)學(xué)檢測中尤其重要，這里不僅要考慮電氣安全，還要考慮檢測方法、檢測裝置本身不會給檢測對象和檢測者帶來安全風險。第二章生物醫(yī)學(xué)傳感器基本知識簡答題二階傳感器的階躍效應(yīng)如圖所示，請簡述阻尼比§為不同值時，階躍響應(yīng)的情況。答：略。為何一般系統(tǒng)大都設(shè)計成欠阻尼系統(tǒng)？答：因為欠阻尼系統(tǒng),既能保證振蕩在在系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)綜合考其性能指標,陽尼比一般取一定的范圍內(nèi)，過渡過程較平穩(wěn),過渡過程時問較短,又具有較高的靈敏度。簡述傳感器的常見干擾及消除方法。答：機械干擾：防范措施是設(shè)法阻止來自振動源的能量的傳遞。采用重量大的工作臺是吸收振動的有效方法。也可為傳感器配用質(zhì)量大的基座，以造成阻抗失配，從布防止振動，但應(yīng)注意增加傳感器重量對被測對象帶來的附加影響。音響干擾：音響干擾一般功率不大，尤其是在醫(yī)院和生物醫(yī)學(xué)實驗室環(huán)境下，故這類干擾較易被抑制，必要時可用隔音材料作傳感器的殼體，或?qū)⑵浞旁谡婵杖萜髦惺褂谩岣蓴_：為傳感器加上溫度補償電路，保持測量電路處于恒定溫度環(huán)境是常用的滅小溫度影響的有效方法。電磁干擾：對于此類干擾，除可用電磁屏蔽外，還可用濾波的方法來消除，后者對于已知干擾信號頻率時龍為有效。另外，盡量縮短導(dǎo)線長度（作用類似天線）、減小引線面積、將導(dǎo)線擰合在一起布線等措施也是推薦使用的。在使用傳感器的電子儀器中，電源的交流聲是一種影響很大的電磁干擾，多用濾波器來消除。簡述傳感器的常見噪聲。答：電阻熱噪聲；散粒噪聲；1/f噪聲。簡述造成系統(tǒng)誤差的原因，如何進行消除？答：（1測量裝置引起的誤差：包括標準量具誤差、儀器誤差和附件誤差。(2）環(huán)境誤差：由于各種環(huán)境因素與規(guī)定的標準狀態(tài)不一致而引起的測量裝置和被測量本身的變化所造成的誤差，如溫度、濕度、氣壓、照明、電磁場等。(3）方法誤差：由于測量方法不完善引起的誤差，如袖帶法測血壓。(4）人員誤差：由于測量者分辨能力限制、工作疲勞導(dǎo)致的感官生理變化、固有讀數(shù)習慣等引起的誤差。消除誤差可從產(chǎn)生誤差根源上消除，包括檢查實驗設(shè)置和實驗條件；另一種方式是預(yù)先將測量儀器的系統(tǒng)誤差檢定或計算出來，建立誤差表或誤差曲線進行修正。另外，對測量中在在的面定不變的系統(tǒng)誤差，可利用替代法、抵消法、交換法進行處理。消除誤差的有效方法是強化測量工作的責任心，塔養(yǎng)測量者以嚴格的科學(xué)態(tài)度對待測量工作；同時，還要保證測量條件的穩(wěn)定，避免在外界條件發(fā)生明顯變化時進行測量。簡述生物醫(yī)學(xué)傳感器的標定方法。答：將由標準設(shè)備產(chǎn)生的大小己知的模擬生理量（如壓力、溫度等）作為傳感器的輸入，然后測量傳感器的輸出，它可能是電壓、電流，也可能是電表、記錄儀或示波器上的顯示幅度。簡述生物醫(yī)學(xué)傳感器的安全性要求。答：（1）傳感器的包封材料應(yīng)該有很好的生物相容性，能耐受體液的長期腐蝕，不凝血，不溶血，不受生物排異反應(yīng)的影啊;（2）傳感器的形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)應(yīng)適應(yīng)被測部位的解剖結(jié)構(gòu)，使用時不應(yīng)損傷組織；（3）傳感器要有足夠的牢固性，在引入被測部位時，傳感器不能損壞；（4）傳感器和人體要有足夠的電絕緣，即使在傳感器損壞的情況下，人體受到的電壓必須低于安全值，不安全的電壓絕不能加到人體上;（5）傳感器不能給生理活動帶來負擔，也不應(yīng)千擾正常的生理功能；（6）對于植入體內(nèi)長期使用的傳感器，不應(yīng)引起資生物；（7）在結(jié)構(gòu)上要便于消毒。簡述植入式生物醫(yī)學(xué)傳感器的設(shè)計要求。答：必須考慮生物信號的特殊性、復(fù)雜性以及傳感器的生物相容性、可靠性、安全性。能量供給是植入式傳感器設(shè)計的重要因素，請通過課后查閱文獻，簡達植入式傳感器的能量供給途徑及優(yōu)缺點。答：通過簡單、高速、低功耗的無線數(shù)據(jù)鏈路，使用體內(nèi)天然存在的離子、帶正電或帶負電的原子來增強可植入生物電子學(xué)。將離子通信IC與先進的神經(jīng)接口集成，以創(chuàng)建一個完全可植入的設(shè)備，該設(shè)備能夠在數(shù)周內(nèi)從自由移動的大鼠身上采集和無創(chuàng)傳輸神經(jīng)生理數(shù)據(jù)。植入式傳感器體積小、重量輕、并且和鳥體兼容，同時還要求其功率非常小。更重要的是，它們不能隨著時間的推移而衰變。對功率的要求是植入式傳感器正常工作所面臨的主要挑戰(zhàn)之一。常用傳感器敏感材料有哪些類別？在傳感與檢測中，物理敏感材料、化學(xué)敏感材料和生物敏感材料在轉(zhuǎn)換被檢測量時各種具有哪些特點？答：耐生物老化性，對于長期植入的材料應(yīng)具有生物穩(wěn)定性；價格合適；易于加工成型；無毒性；無熱原反應(yīng)；不致癌。第三章醫(yī)用電極與生物電效應(yīng)測量簡答題簡述醫(yī)用測量電極類型。答：醫(yī)用檢測電極按尺寸大小可分為宏電極和微電極。其中，宏電極(macroelectrode）是指外形較大的電極，主要用于測量生物體較大組織范國生物電位，常用于檢測記錄機體器官、組織整體的電活動，又分為體表電極和體內(nèi)電極；微電極(microelectrode）用于測量局部組織的細胞外電位變化，其尖端細小，包括金屬微電極、玻璃微電極。如何測評電極的極化阻抗？答：有電流通過電極，則說明有電荷直接通過了雙電層，這時雙電層等效為漏電的電容，其漏電阻抗可稱為增量電阻或極化電阻。電極前置放大電路通常有何要求？簡述其原因。答：在生物電測量回路中，生物組織、電極及二者之問的電解質(zhì)溶液（導(dǎo)電膏、組織液等）可看成整個測量系統(tǒng)的信號輸出端，為測量電路提供了“信號源”。同時，如前所述，當考慮電極本身阻抗、電極-電解質(zhì)溶液界面、電極間生物組織的共同阻抗效應(yīng)時，電極阻抗通常較大。同時，通過電極-電解質(zhì)溶液界面男合到電極上的生物電信息還需要變換為電壓或電流信號，以滿足進一步的測量和處理。因此，需要設(shè)置具有高共模抑制比、高輸入阻抗和高信噪比的前置放大電路。在腦-機接口等研究中，微電極陣列得到了廣泛應(yīng)用，簡述其優(yōu)點。答：采用標準的導(dǎo)電性材料；具有更好的信噪比和生物相容性。設(shè)計植入式微電極陣列時應(yīng)考慮哪些因素？簡述其原因。答：對材料的要求。對電極導(dǎo)線的所有材料包括植入材料和非植入材料、附件；如電極頭、電極環(huán)、電極導(dǎo)線絕緣層(涂層）、固定套筒、塑形鋼絲、靜脈拉鉤等。需要確認材料的種類、成分和質(zhì)量控制等。對植入式心臟電極導(dǎo)線的性能要求。對植入式心臟電極導(dǎo)線的化學(xué)性能要求。對植入式心臟電極導(dǎo)線的生物相容性。簡述腦電信號的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。答：頭皮腦電EEG。用于診斷癲癇、腦腫瘤，也常用于為腦損傷、腦血栓、腦發(fā)育異常等疾病的診斷、預(yù)后和治療提供重要臨床信息，還可用于睡眠、麻醉狀態(tài)的監(jiān)護。近年來，肌電信號檢測在神經(jīng)工程與康復(fù)中得到了高度關(guān)注，請簡述如何建立一個可用于上肢截肢惠者控制假肢運動的穿戴式肌電信號檢測裝置。答：利用雙極性表面肌電記錄。肌肉收縮時，中樞神經(jīng)系統(tǒng)將運動指令以神經(jīng)沖動的形式傳遞給運動神經(jīng)元，使其控制肌肉收縮。當檢測電極貼于皮膚表面時，由于肌肉、脂肪和皮膚構(gòu)成的容積導(dǎo)體的濾波作用，動作電位在人體軟組織中引起的電流場在檢測電極處產(chǎn)生電位，即為SEMG信號。簡述生物電檢測的干擾。答：電極-皮膚界面和運動軌跡；市電工頻干擾。簡述心阻抗測試的基本原理。答：心阻抗測量的基本原理是基于生物體結(jié)構(gòu)變化時引起其電阻抗的變化。胸腔組織是導(dǎo)電體，在其兩端安放電極，經(jīng)過電極連線向胸部輸入高頻低幅恒流電流。由于心臟的收縮與舒張周期性活動，引起胸腔血液流動發(fā)生周期性變化，造成胸腔電阻呈周期性改變，用多導(dǎo)生理記錄儀將胸腔阻值記錄下來，就是心阻抗圖。在記錄電生理信號（如表面肌電信號）時，試畫圖說明電極、組織、電路之間如何形成電流回路？答：略。第四章生物力學(xué)效應(yīng)的傳感與生物信號檢測簡答題簡述電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。答：金屬電阻絲制成應(yīng)變片時，在電阻絲的彎段，電阻的變化率與直段不同，導(dǎo)致應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比直段線材的靈敏度小，即產(chǎn)生橫向效應(yīng)。一種脈搏波傳感器采用懸臂梁和電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)，電陽應(yīng)變片及接入恒壓式等臂電橋電路，阻值為300，橋壓U=20V，電阻應(yīng)變片靈敏度系數(shù)K=3，當被測最產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?00（微應(yīng)變）時：(1)計算空載輸出電壓；（2）計算當負載電阻Ri=4k2時，帶負載及時的輸出電壓UsC:(3）如何進一步提高該測量電路的靈敏度？(4）如何對上述測量電路進行溫度補償？答：（1）略（2）略（3）增加檢測電路的靈敏度；增加檢測電路的電阻；增加檢測電路的電感。（4）增加應(yīng)變片。為了測量懸臂梁的應(yīng)變，把一個R-1k2、x=2及室溫時溫度系數(shù)為3.8×10°/C的應(yīng)變片安裝在懸臂梁上，并與如圖所示的電橋相連接。電橋檢波器電阻為100，靈敏度為1°/uA，忽略電源內(nèi)阻抗。求：（1）如果應(yīng)變片變化0.1%，計算檢波器偏轉(zhuǎn)多少度？(2）假設(shè)應(yīng)變片電阻變化主要由溫度變化引起，試計算室溫上升10°C時等效應(yīng)變的變化量。(3)提出一種減小此溫度影響的方法。答：（1）略。（2）略（3）使用溫度穩(wěn)定的電阻來消除溫度效應(yīng)。4、如果將100電阻應(yīng)變片貼在彈性試件上，若試件的受力橫截面積S=0.5×10-4m2，彈性模量衛(wèi)-2×1011N/m?，若有F=5x104N的拉力引起應(yīng)變電阻變化為1。試求該應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)。答：靈敏度系數(shù)為2。5、彈性應(yīng)變片等形變-阻抗敏感型傳感器可用于測量呼吸過程引起的胸腔或腹腔形態(tài)變化，請設(shè)計一個可洞量呼吸頻率的穿戴式檢測裝置方案，并說明各主要部分的工作原理。答：略。6、簡述差動變壓器配接相敏整流交流電橋的工作原理及功能。答：略。7、利用自感或互感式電感傳感器，設(shè)計可用于檢測人體生理信息〔如血壓、脈搏、呼吸等信息）的檢測裝置，簡述其設(shè)計思想和實現(xiàn)原理。答：人體傳感器的工作原理是利用紅外線技術(shù)，通過感應(yīng)人體的熱量來判斷人體的活動狀態(tài)。當人體靠近傳感器時，傳感器會感應(yīng)到人體發(fā)出的紅外線信號，然后將信號轉(zhuǎn)化為電信號，通過電路處理后輸出給控制器。控制器根據(jù)接收到的信號來判斷人體的活動狀態(tài)，從而控制燈光、空調(diào)等設(shè)備的開關(guān)。8、壓電傳感器采用電荷放大器與采用電壓放大器相比有何優(yōu)點？答：電壓放大器與電荷放大器相比,具有電路簡單、元件少、價格便宜、工作可靠等優(yōu)點。9、壓電石英的壓電常數(shù)矩陣為：(1）根據(jù)壓電石英的壓電常數(shù)矩陣，說明壓電石英可通過哪幾種基本變形方式將機械能轉(zhuǎn)換為電能，并分別給出對應(yīng)的壓電常數(shù)。(2）當壓電石英受力時，如圖所示，在壓電石英片上表面產(chǎn)生的是正電荷還是負電荷？給出起作用的壓電常數(shù)的的下標。答：略。10、簡述PVDF壓電傳感器的特點及潛在生物醫(yī)學(xué)傳感檢測應(yīng)用。答：薄膜柔軟，靈敏度高。臨床醫(yī)學(xué)診斷、疾患程度測定、術(shù)后療效評價、體育訓(xùn)練等。11、簡述心音信號檢測可以用哪些類型的傳感器進行檢測？簡述其基本原理。答：利用導(dǎo)管端部壓電式傳感器可以從心室內(nèi)局部檢測心音（心內(nèi)心音圖）。心室導(dǎo)管式微音器裝置，該裝置在導(dǎo)管頂端裝有一個空心圓筒的鈦酸銀陶瓷元件，利用膜片受力形變使兩壓電陶瓷元件彎曲產(chǎn)生壓電效應(yīng)來測量壓力，該裝置能做到小得足以用17號薄壁針直接導(dǎo)入左心室。較大、較堅實的單腔或雙腔式的可以通過外國靜脈或動脈導(dǎo)入。12、足底壓力測量對評估運動功能、糖尿病足的病理特征有重要應(yīng)用價值，請利用電阻傳感器設(shè)計一個可檢測足底多點壓力分布的一個檢測裝置方案，并說明各主要部分的工作原理。答：略。第五章生物熱效應(yīng)的熱電式生物醫(yī)學(xué)傳感與檢測簡答題利用熱敏電阻的耗散原理進行測量流量時，應(yīng)工作在熱敏電阻伏安特性曲線哪個區(qū)段？答：線性。簡述熱電偶的接觸電動勢和溫差電動勢。答：接觸電動勢：各種導(dǎo)體中都存在大量的自由電子，不同金屬的自由電子密度不同，當兩種金屬接觸在一起時，在結(jié)點就要發(fā)生電子護散，電子密度大的金屬的自由電子向電子密度小的金屬擴散，這時電子密度大的金屬因失去電子而具有正電位；相反，電子密度小的金屬因接收了擴散來的多余電子而帶負電。這種擴散直到動態(tài)平衡為止，產(chǎn)生一個穩(wěn)定的接觸電動勢。單一導(dǎo)體的溫差電動勢：對單一金屬A，如果兩端溫度不同，分別為工和工，則在兩端也會產(chǎn)生電勢E(T,五)，該電勢稱為單一導(dǎo)體的溫差電勢。簡述熱電偶定律。答：①如果熱電佛兩電極材料相同，則雖有溫差，但輸出電勢為零。因此必須用兩種不同材料構(gòu)成熱電偶。②如果熱電偶兩結(jié)點溫度相同，則回路中的總電勢必等于零。③熱電勢只與兩結(jié)點溫度點溫度相關(guān)，與熱電偶的尺寸、形狀及沿金屬的溫度分布無關(guān)。簡述熱電偶的特點及生物醫(yī)學(xué)傳感檢測應(yīng)用。答：熱電偶響應(yīng)時間快，尺寸小，長期穩(wěn)定性好。在生物醫(yī)學(xué)研究中，熱電偶使用得很普遍，把熱電偶放在注射針內(nèi)和導(dǎo)管端部，可以測量皮下和體內(nèi)的溫度。熱電偶的尺寸小，特別適合要求空間分辨率高、響應(yīng)快的場合，如用于細胞內(nèi)瞬態(tài)溫度的測量。簡述水銀溫度計、電子體溫計的測量原理，分析兩種檢測方法的特點。嘗試分析哪些因素會對檢測結(jié)果帶來影響？答：水銀溫度計的測量原理是熱脹冷縮；電子體溫計則是利用熱敏電阻對溫度感應(yīng)原理而設(shè)計的。水銀溫度計特點是測溫準確、穩(wěn)定性高、價格低廉，受外力影響；電子體溫計讀數(shù)方便、測量時間短，受電子元件及電池懂點狀況影響。簡述采用額溫槍進行溫度測量的基本原理，并分析其影響測量精度的因素。答：任何物體在高于絕對零度(-273°C)時都會向外發(fā)出紅外線,額溫槍通過傳感器接收紅外線,得出感應(yīng)溫度數(shù)據(jù)。影響因素有環(huán)境溫度過低，測量模式設(shè)置錯誤，測量方法不對，測量位置不對。簡述利用熱電式傳感器進行呼吸頻率和呼吸流量測量的基本原理。如何設(shè)計一個能動態(tài)顯示呼吸頻率的便攜式呼吸監(jiān)測裝置？并說明各部分電路的工作原理。答：熱管式呼吸流量檢測方法，圖中的中心管道是呼吸氣體的通道，它由導(dǎo)熱性能良好的金屬材料制成并封裝在絕緣、絕熱的外殼之中；中心管道上左右對稱纏繞了兩根相同的熱電阻絲，它們具有較高的電阻溫度系數(shù)；熱電阻絲和外部普道電阻組成電橋，當非工作狀態(tài)時，橋路輸出為零。嘗試設(shè)計一種可穿戴式液晶溫度傳感器，并簡達其工作原理及優(yōu)點。答：略。如何利用生物熱效應(yīng)進行血流量測量？簡達其工作原理。答：熱源在血液中的熱傳導(dǎo)與血液的流速有一定關(guān)系，據(jù)此可測定血流量的大小。常用的熱電傅、熱敏電阻和金屬熱電阻可作為這種傳感器的溫敏元件，但以熱敏電阻和熱電阻為佳。如何進行基礎(chǔ)體溫測量？簡述其工作原理。。答：在理想情況下，熱隔離層可以實現(xiàn)完全的絕熱效果，使得人體深部傳導(dǎo)上來的熱量全部被保留在體表，當最終熱平衡時，熱隔離層下的體表溫度將與核心體溫相同，此時即稱為“委熱流”。當“委熱流”達到時，便可把溫度傳感器^測得的溫度視作核心體溫。第六章光電傳感與生物光效應(yīng)檢測簡答題簡述外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。答：在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。受光照物體的電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動勢的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)。簡述硅光電池和西光電池的特性差異。答：根據(jù)光生伏特效應(yīng)制成的光電池主要有利用PN結(jié)光生伏特效應(yīng)制成的光電池（硅、錯光電池），以及利用金屬與半導(dǎo)體接觸光生伏特效應(yīng)制成的光電池（如硒光電池、氧化亞銅光電池)。簡述光電倍增管的工作原理及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。答：光電倍增管是一種真空光電器件，其工作原理基于光電效應(yīng)、二次電子發(fā)射和電子光學(xué)的理論基礎(chǔ)。當光照射到光電陰極時，光電陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦極電場進入倍增系統(tǒng)，通過進一步的二次發(fā)射得到倍增放大，最后陽極將電子收集起來形成陽極電流或電壓。光電倍增管內(nèi)部設(shè)置了多個倍增電極，使用時相鄰的兩倍增電極之間均加有不同的梯度電位用來加速電子，使每個倍增極上產(chǎn)生的電子數(shù)不斷地得到倍增，到達陽極的總增益通常可增加104~107倍。因此，光電倍增管的靈敏度和增益都比普通光電管要高很多，常用于檢測微弱的光信號。簡述雙光路檢測系統(tǒng)的優(yōu)勢。答：準確性高、耐久性好及穩(wěn)定性強。簡述雙波長透光比血氧飽和測量的基本原理。答：血氧飽和度一般是通過測量人體指尖、耳垂等毛細血管脈動期間對透過光線吸收率的變化計算而得的。測量用的血氧飽和度探頭有其獨特的結(jié)構(gòu)。當作為光源的發(fā)光管和作為感受器的光電管位于手指或耳的兩側(cè),入射光經(jīng)過手指或耳廓,被血液及組織部分吸收。被吸收的光強度除搏動性動脈血的光吸收因動脈壓力波的變化而變化外,其他組織成分吸收的光強度(DC)都不會隨時間改變,并保持相對穩(wěn)定。而搏動性產(chǎn)生的光路增大和HbO2增多使光吸收增加,形成光吸收波(AC)。光電感應(yīng)器測得搏動時光強較小,兩次搏動間光強較大,減少值即搏動性動脈血所吸收的光強度。簡述半導(dǎo)體位置傳感器的工作原理及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。答：半導(dǎo)體位置傳感器是基于倒向光電效應(yīng)的。光敏二極管，如果靈敏面僅局部感受入射光照，則當入射光斑中心相對于對稱軸移動時，在A、B之間將產(chǎn)生側(cè)向光電動勢。此電動勢的大小和方向與光斑相對于靈敏面中心的位置有關(guān)。在生物醫(yī)學(xué)檢測中常需要對物質(zhì)濃度進行檢測，請嘗試利用光電傳感器設(shè)計能夠進行物質(zhì)濃度檢測的傳感系統(tǒng)，并簡達其測量原理。。答：略。指套式容積脈持波信號檢測可用于測量動態(tài)血氧飽和度和心率，請通過課后查閱文獻說明利用近紅外檢測容積脈搏波的測量裝置電路工作原理。答：略。簡述光纖傳感器在溫熱療法中的溫度監(jiān)測原理及優(yōu)點。答：首先,光纖的一端會發(fā)出一束光,這束光會沿著光纖傳輸?shù)搅硪欢恕Ｔ趥鬏斶^程中,光纖的折射率會受到溫度的影響而發(fā)生變化。其次,當光線到達光纖的另一端時,它會被反射回來。這個反射的光線會被傳回到光纖的起點,然后被測量儀器讀取。通過測量反射光線的強度和相位,可以計算出光纖的折射率變化，從而得出溫度的變化。這種方法可以實現(xiàn)高精度的溫度測量,而旦不會受到電磁干擾的影響。簡述眼動檢測的基本原理及實現(xiàn)方法。答：實現(xiàn)眼動檢測的關(guān)鍵點和難點是如何測量眼睛運動、眼動數(shù)據(jù)的提取及分析研究。眼動儀的研究經(jīng)歷了從干擾式到非干擾式的過程。其中，觀察法、純粹的輔助記錄法、隨后的電流記錄法和電磁感應(yīng)法等都屬手千擾式眼動儀的范圍，此類眼動儀產(chǎn)生于計算機尚未普及的時代。隨著科技的進步，非千擾式的紅外眼動檢測儀應(yīng)運而生，根據(jù)應(yīng)用的原理的不同，其檢測方法包括角膜反射法、鞏膜-虹膜邊緣法、瞳孔-角膜反射向量法等。第七章生物醫(yī)學(xué)中的化學(xué)傳感與檢測簡答題簡述生物化學(xué)傳感器的組成和基本原理。答：生物傳感器由分子識別部分（敏感元件）和轉(zhuǎn)換部分（換能器）構(gòu)成：以分子識別部分去識別被測目標，是可以引起某種物理變化或化學(xué)變化的主要功能元件。分子識別部分是生物傳感器選擇性測定的基礎(chǔ)。把生物活性表達的信號轉(zhuǎn)換為電信號的物理或化學(xué)換能器（傳感器）各種生物傳感器有以下共同的結(jié)構(gòu)：包括一種或數(shù)種相關(guān)生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表達的信號轉(zhuǎn)換為電信號的物理或化學(xué)換能器（傳感器），二者組合在一起，用現(xiàn)代微電子和自動化儀表技術(shù)進行生物信號的再加工，構(gòu)成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統(tǒng)。基本原理是待測物質(zhì)經(jīng)擴散作用進入生物活性材料，經(jīng)分子識別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，便可知道待測物濃度。簡述雙電層模型。答：雙電層模型描述了電極與溶液相界面之間電荷層的結(jié)構(gòu)，是電極平衡和電極過程動力學(xué)在電化學(xué)過程中的具體表現(xiàn),是現(xiàn)代電化學(xué)的基礎(chǔ)理論之一。簡述電化學(xué)傳感器測量體系的組成以及在三電極體系中，各個電極的作用和結(jié)構(gòu)。答：電化學(xué)傳感器的測量體系主要由電極、電解質(zhì)溶液和測量電路構(gòu)成，其中電解質(zhì)溶液是待測樣品。電極是電化學(xué)傳感器中將生物化學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號的換能器的重要組成部分。（1）工作電極：工作電極是發(fā)生所需反應(yīng)的場所，同時也是固定識別元件的載體。工作電極是電化學(xué)傳感器電極體系中最關(guān)鍵的電極。對工作電極的要求如下：①電極不能與待測樣品組分發(fā)生反應(yīng);②電極上的電化學(xué)反應(yīng)不會受到電極自身反應(yīng)的影響：③能在較寬的電勢窗口測最；④電極表面均一平滑，面積不宜過大。常用的工作電極有鉑電極、金電極、玻碳電極及石墨電極等。（2）對電極：電極又稱輔助電極，不參與電化學(xué)反應(yīng)，與工作電極構(gòu)成串聯(lián)回路，起到電子傳遞、為工作電極提供所需電流的作用。通常選用鉑作為對電極材料。在實際應(yīng)用中，為了防止對電極在檢測中極化，通常要求對電極的面積要大于工作電極，且自身電阻要小，以降低對電極上的電流密度，同時對電極的形狀及位置都有要求。(3）參比電極：參比電極是一個已知電勢的不極化電極，它為測量提供標準電位。參比電校上幾乎沒有電流流過。參比電極需要可逆性好，具有良好的電勢穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。常用的參比電極有Ag-AgC1電極、標準氫電極及飽和甘汞電極。其中，Ag-AgCI電極電勢穩(wěn)定、價格低廉，是常用的參比電極。舉例說明電解池和原電池的區(qū)別。答：1.能量轉(zhuǎn)化方式不同：電解池把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。2.外接電源需求不同：電解池需要外接電源才能發(fā)揮用途，而原電池不需要外接電源就可以正常供電。3.電子流向不同：原電池的電子流向跟電流的方向呈相反反向，而電解池跟原電池相反。4.應(yīng)用領(lǐng)域不同：原電池的應(yīng)用一般是在蓄電池上面，而電解池一般是應(yīng)用在電鍍、精煉、冶金等工業(yè)方面。5.結(jié)構(gòu)不同：電解池由電解劑、電極、膜、導(dǎo)電物質(zhì)等組成，而原電池的結(jié)構(gòu)主要由正極材料、負極材料和電解液組成。6.用途不同：電解池主要用于提供大量的電能，如用于電動汽車、發(fā)電機、便攜式電子設(shè)備等，而原電池則主要用于提供短暫的電能。舉例說明電化學(xué)氣體傳感器的電極組成及各部分的作用。答：（1）CO2電極；（2）O2電極；簡述離子敏感場效應(yīng)管的檢測原理。答：它的工作原理是利用離子在溶液中的濃度變化引起的電荷狀態(tài)的變化來改變場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)電性能。識別元件是生物化學(xué)傳感器的重要組成部分，以酶傳感器為例，簡述識別元件在電極上的固定方法。答：物理吸附是將酶溶液滴在傳感元件表面,通過靜置或旋轉(zhuǎn)等方法使酶分子吸附在傳感元件表面上。簡述葡萄糖電化學(xué)傳感器的檢測原理。答：通過酶選擇性催化葡萄糖，轉(zhuǎn)化為另一種化合物并釋放電子。電子通過電極上的電位變化流動，產(chǎn)生電位差。通過檢測電極上的電位變化，可以間接測定葡萄糖的濃度。電化學(xué)生物傳感器具有高靈敏度、高選擇性、反應(yīng)速度快等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、食品安全等領(lǐng)域。結(jié)合電化學(xué)離子傳感器的基本原理，簡述電解質(zhì)分析儀的工作原理。答：電解質(zhì)分析儀工作原理是采用離子選擇電極測定，電解質(zhì)分析儀上有六種電極：鈉，鉀，氯，離子鈣，鋰和參比電極。每個電極都有一離子選擇膜，會與被測樣本中相應(yīng)的離子產(chǎn)生反應(yīng)。通過離子選擇電極膜與樣本中相應(yīng)離子相互滲透，從而在膜的兩邊產(chǎn)生膜電位，樣本中離子濃度不用，產(chǎn)生的電位信號的大小也不同，通過測量電位信號大小就可以測知樣本中離子的濃度。簡述直接型和間接型電化學(xué)免疫傳感器的區(qū)別。。答：直接電化學(xué)免疫傳感器直接依靠抗體或者其攜帶的大量電荷在發(fā)生免疫結(jié)合時產(chǎn)生的電化學(xué)變化,從而測得阻抗、離子通透性、電導(dǎo)率等參數(shù)的改變。間接電化學(xué)免疫傳感器則需要利用標記物放大免疫反應(yīng)的信號,再間接測定免疫物質(zhì)的濃度。第八章生物標志物的傳感檢測新技術(shù)簡答題簡述SPR傳感器的原理及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。答：SPR免疫傳感器通過折射率的變化來檢檢測金屬敏感表面的分子結(jié)合情況。SPR免疫傳感器可以有效地確認生物液體。簡述壓電晶體免疫傳感器的檢測原理及優(yōu)點。答：壓電傳感器的基本原理是某些電解質(zhì)材料受力后可產(chǎn)生壓電效應(yīng)及基于壓電效應(yīng)的質(zhì)量-頻率關(guān)系，壓電晶體免疫傳感器是利用壓電晶體對質(zhì)量變化的敏感性及抗原抗體結(jié)合的特異性而建立的一種新型生物傳感檢測系統(tǒng)，又稱為石英晶體微天平(QCM)，可用于多種抗原或抗體的快速、定量檢測及反應(yīng)動力學(xué)研究。此類傳感器克服了傳統(tǒng)免疫檢測費時、昂貴及需要標記等不足，在臨床實驗室診斷、病原微生物檢測和食品安全監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。簡述仿生傳感器的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。答：在醫(yī)療領(lǐng)域中，仿生傳感器技術(shù)可以用于體內(nèi)、體外、非侵入性和微創(chuàng)性檢測。其中，體內(nèi)仿生傳感器主要應(yīng)用于體內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測和疾病的診斷。它可以通過直接植入人體或器官內(nèi)，監(jiān)測身體的各項指標，并及時提供