第一篇
生物医学传感检测装置与系统设计

（1）教学案例设计思路

生物医学传感器的基本功能是将生命活动、生理过程中的生物医学信息转换为可测量的生物医学信号，传感器主要完成信号/能量变换的功能；要实现面向医疗健康应用场景的生理信号检测，还需要具备信号调理、信号变换及处理等电子信息技术环节，以及保障稳定拾取信息的传感检测装置。为此，通过生物医学传感检测案例将信号/能量传感变换原理、信号调理与变换处理的理论方法用物理技术来实现，将生物医学传感器原理和检测方法落实到特定的医疗健康应用场景中，形成生物医学传感检测装置与系统，以达到理论知识的具象化，专业知识的集成应用。同时，教学案例也旨在体现由医疗健康应用需求和医学信息检测问题所驱动，针对医疗健康应用场景提出生物医学传感检测需求，进一步达到生物医学传感检测装置与系统的工程实现，再通过实验测试验证生物医学传感检测装置与系统的技术性能和系统功能达成度。

（2）教学案例内容组成

生物医学传感检测装置与系统设计案例主要由其生物医学工程背景、生物医学工程实现，以及案例应用实施三部分构成。其中：

①案例生物医学工程背景。主要介绍案例技术方法的生物医学工程应用所面向的人群或疾病，同时分析说明案例所涉及生物医学信息检测的主要特点和技术挑战。在此基础上，分析案例所涉及待测信号检测技术方法研究进展，为案例的技术实现提供参考依据。最后简要说明案例所涉及主要知识领域，为案例教学应用对前续知识学习提出要求。

②案例生物医学工程实现。首先介绍案例所涉及医学信号传感检测原理，从生物医学信号的生理基础、物理特征说明传感变换原理，为传感器及检测方法选题提供依据。然后确定案例所涉及生物医学信号检测装置和系统的功能设计目标和主要技术指标，介绍硬件电路及传感检测装置、软件编程的具体实现方法。同时，还将对相关技术环节的性能进行实验测试，介绍技术性能的达成度及评测方法。

③案例应用实施。主要是通过模拟或真实的医疗健康应用场景，开展案例所完成生物医学传感检测装置与系统的验证性应用，对其功能进行评测。

（3）案例的基本技术原理

生物医学传感检测装置与系统教学案例主要体现在医疗健康信息检测系统的构建，选择肌肉活动信息检测、关节运动生理参数检测、肢体康复训练多模态生理参数检测、坐姿压力与足底压力检测、血氧代谢生理参数检测，以及血液黏弹性参数检测、维生素的电化学检测，从电生理活动、生物力学过程、生物学指标浓度参数等方面，介绍常见的获取医疗健康信息的生物医学传感检测技术实现方法。系统功能组成如图所示。其中，敏感元件的主要功能是将待测生理活动或生物医学参数变换为电信号，电路系统将对敏感元件输出的信号进行放大、滤波等处理，信号/参数输出是指待测信号的模/数转换与传输、显示、存储等。

（4）案例教学目标

生物医学传感检测装置与系统案例的主要教学目标是针对医疗健康应用，掌握将基础医学、生物医学传感器、电子信息技术、微控制器与接口电路、软件编程等知识进行融合的方法，结合技术需求和功能需求以合理选择和运用相关知识，培养分析解决生物医学工程问题的知识运用和实践能力。 lscyteFNA8QIFvknzR3jExSfSBWaa36hx0VKFWVVtstWDy2XglTe3kN+3ZZBIUVH