生物医学传感与检测原理- 习题及答案 侯文生 ch02 生物医学传感器基本知识.docx

第二章 生物医学传感器基本知识 简答题 二阶传感器的阶跃效应如图所示，请简述阻尼比 §为不同值时，阶跃响应的情况。 答：略。 为何一般系统大都设计成欠阻尼系统？ 答： 因为欠阻尼系统,既能保证振荡在在系统设计时，应综合考其性能指标,阳尼比一般取一定的范围内，过渡过程较平稳,过渡 过程时问较短,又具有较高的灵敏度。 简述传感器的常见干扰及消除方法。 答：机械干扰：防范措施是设法阻止来自振动源的能量的传递。采用重量大的工作台是吸收振动的有效方法。也可为传感器配用质量大的基座，以造成阻抗失配，从布防止振动，但应注意增加传感器重量对被测对象带来的附加影响。 音响干扰：音响干扰一般功率不大，尤其是在医院和生物医学实验室环境下，故这类干扰较易被抑制，必要时可用隔音材料作传感器的壳体，或将其放在真空容器中使用。 热干扰：为传感器加上温度补偿电路，保持测量电路处于恒定温度环境是常用的滅小温度影响的有效方法。 电磁干扰：对于此类干扰，除可用电磁屏蔽外，还可用滤波的方法来消除，后者对于已知干扰信号频率时龙为有效。另外，尽量缩短导线长度（作用类似天线）、减小引线面积、将导线拧合在一起布线等措施也是推荐使用的。在使用传感器的电子仪器中，电源的交流声是一种影响很大的电磁干扰，多用滤波器来消除。 简述传感器的常见噪声。 答：电阻热噪声；散粒噪声；1/f噪声。 简述造成系统误差的原因，如何进行消除？ 答：（1测量装置引起的误差：包括标准量具误差、仪器误差和附件误差。 (2）环境误差：由于各种环境因素与规定的标准状态不一致而引起的测量装置和被测量本身的变化所造成的误差，如温度、湿度、气压、照明、电磁场等。 (3）方法误差：由于测量方法不完善引起的误差，如袖带法测血压。 (4）人员误差：由于测量者分辨能力限制、工作疲劳导致的感官生理变化、固有读数习惯等引起的误差。 消除误差可从产生误差根源上消除，包括检查实验设置和实验条件；另一种方式是预先将测量仪器的系统误差检定或计算出来，建立误差表或误差曲线进行修正。另外，对测量中在在的面定不变的系统误差，可利用替代法、抵消法、交换法进行处理。消除误差的有效方法是强化测量工作的责任心，塔养测量者以严格的科学态度对待测量工作；同时，还要保证测量条件的稳定，避免在外界条件发生明显变化时进行测量。 简述生物医学传感器的标定方法。 答：将由标准设备产生的大小己知的模拟生理量（如压力、温度等）作为传感器的输入，然后测量传感器的输出，它可能是电压、电流，也可能是电表、记录仪或示波器上的显示幅度。 简述生物医学传感器的安全性要求。 答：（1）传感器的包封材料应该有很好的生物相容性，能耐受体液的长期腐蚀，不凝血，不溶血，不受生物排异反应的影啊; （2）传感器的形状、尺寸和结构应适应被测部位的解剖结构，使用时不应损伤组织； （3）传感器要有足够的牢固性，在引入被测部位时，传感器不能损坏； （4）传感器和人体要有足够的电绝缘，即使在传感器损坏的情况下，人体受到的电压必须低于安全值，不安全的电压绝不能加到人体上; （5）传感器不能给生理活动带来负担，也不应千扰正常的生理功能； （6）对于植入体内长期使用的传感器，不应引起资生物； （7）在结构上要便于消毒。 简述植入式生物医学传感器的设计要求。 答： 必须考虑生物信号的特殊性、复杂性以及传感器的生物相容性、可靠性、安全性。 能量供给是植入式传感器设计的重要因素，请通过课后查阅文献，简达植入式传感器的能量供给途径及优缺点。 答：通过简单、高速、低功耗的无线数据链路，使用体内天然存在的离子、带正电或带负电的原子来增强可植入生物电子学。将离子通信IC与先进的神经接口集成，以创建一个完全可植入的设备，该设备能够在数周内从自由移动的大鼠身上采集和无创传输神经生理数据。植入式传感器体积小、重量轻、并且和鸟体兼容，同时还要求其功率非常小。更重要的是，它们不能随着时间的推移而衰变。对功率的要求是植入式传感器正常工作所面临的主要挑战之一。 常用传感器敏感材料有哪些类别？在传感与检测中，物理敏感材料、化学敏感材料和生物敏感材料在转换被检测量时各种具有哪些特点？ 答：耐生物老化性，对于长期植入的材料应具有生物稳定性；价格合适；易于加工成型；无毒性；无热原反应；不致癌。