传感器必须与人体的化学成分相容,既不会腐蚀也不会给人体带来毒性。传感器的形状、尺寸和结构应与待测部位的解剖结构相适应,对被测对象的影响要小,使用时应不损伤组织。
(5)电气安全性好。传感器要与人体有足够的电绝缘,即使在传感器损伤的情况下,人体收到的电击也应在安全之下。
(6)操作性好。传感器应操作简单、维护方便、便于消毒。
生物医学传感器的意义
随着生物传感技术的不断发展,生物传感器必将在医学领域掀起一股热潮。
(1)生物传感器采用固定化生物活性物质作催化剂,价值昂贵的试剂可以重复多次使用,克服了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点。因此,这一技成本低,在连续使用时,每例测定仅需要几分钱人民币,术在很大程度上减轻病患医疗费用上的负担。
(2)生物传感器专一性强,只对特定的底物起反应,而且不受颜色、浊度的影响,准确度高,一般相对误差可以达到1%;分析速度快,可以在一分钟得到结果。因此,这一技术应用于医学上不仅提高了检测结果的准确性,更是缩短了整个过程所需的时间,进一步提供了救治病人的先机。
(3)操作系统比较简单,容易实现自动分析。在临床中,许多操作对于病患来说是痛苦的,若能很好的利用生物传感器的这一特点,我相信将为他们减少很多的痛苦。
当前各种利用生物传感技术开发的仪器也已问世,但是在应用上还有许多技术需要深入研究。诊断各种疾病的医用传感器,还有待于引深研发,例如谷氨酸传感器是一种稳定的脱氢酶、转氨酶、血氨的指示性传感器,它在临床急症室等许多场合可取代光度法测定,有潜在应用前景;测定胸外科病人乳酸指标的生物传感器也已开始应用,与肾透析联用的几种生物传感器也有产业化开发价值。今后这些生物传感器将逐渐得到普及,给广大病患带来更多的福音。
生物医学信号
生物医学信号有一维、二维之分一般而言,将一维信号称为信号,二维信号称为图像自然界广泛存在的生物医学信号是连续的,由于计算机巨大的计算能力,一般先用转换器将连续信号转换成数字信号,然后在计算机内用各种方法编制成的软件进行分析处理限于篇幅,这里只论一维生物医学信号的处理方法。
信号处理的领域是相当广泛而又深人的,已在不同程度上渗透到几乎所有的医疗卫生领域从预防医学、基础医学到临床医学,从医疗、科研到健康普查,都已有许多成功的例子如心电图分析,脑电图分析,视网膜电图分析,光片处理,图像重建,健康普查的医学统计,疾病的自动诊断,细胞、染色体显微图像处理,血流速度测定,生物信号的混沌测量等等。
生物医学信号特点
(1)信号弱:直接从人体中检测到的生理电信号其幅值一般比较小。如从母体腹部取到的胎儿心电信号仅为10~50μV,脑干听觉诱发响应信号小于1μV,自发脑电信号约5~150μV,体表心电信号相对较大,最大可达5mV。因此,在处理各种生理信号之前要配置各种高性能的放大器。
(2)噪声强:噪声是指其它信号对所研究对象信号的干扰。如电生理信号总是伴随着由于肢体动作、精神紧张等带来的干扰,而且常混有较强的工频干扰;诱发脑电信号中总是伴随着较强的自发脑电;从母腹取到的胎儿心电信号常被较强的母亲心电所淹没。这给信号的检测与处理带来了困难。因此要求采用一系列的有效的去除噪声的算法。
(3)频率范围一般较低:经频谱分析可知,除声音信号(如心音)频谱成分较高外,其它电生理信号的频谱一般较低。如心电的频谱为0.01~35Hz,脑电的频谱分布在l~30Hz之间。因此在信号的获取、放大、处理时要充分考虑对信号的频率响应特性。