发布时间 : 星期一 文章生物医学传感器复习大纲 - 图文更新完毕开始阅读
一、选择题（每题2分，共20分） 二、填空题（每空1分，共22分或20分）
三、判断题（每题1分，共10分）或名词解释三个，12分 四、简答题（每题8分，共24分） 五、计算题（每题12分，共24分）
1. 国家标准(GB7665—87)关于传感器的定义，传感器的组成部分及其作用。
定义：能感受（或响应）规定的被测量并按一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。
传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件（换能器）以及相应的电子线路所组成。
狭义定义：能把外界非电信号转换成电信号输出的器件或装置。
2. 生物医学测量仪器的三个主要部分及其所起作用。
组成：传感器和电极，放大器和测量电路，数据处理和显示装置(现代生物医学测量仪器已包括治疗仪器组成完整的生物医学仪器，也包括基于网络的数据传输部分。) 生物医学测量仪器已经成为生物医学研究，诊断，治疗，自动监护等工作必不可少的工具。
3. 人体测量的目的是诊断和治疗疾病，这一过程可以看作为控制系统，其模式有开环和闭
环两种，它们之间的区别是？
开环测量系统：全部信息变换只沿着一个方向进行，结构较简单，但各环节特性的变化
都会造成测量误差
闭环测量系统：有两个通道，一为前向通道，二为反馈通道
4. 常见生理参数的测量范围（心电，脑电，肌电）
生物信号类型 所用传感器 心电图（ECG） 体表电极 心脏电极 通过母体测量胎儿ECG 脑电图（EEG） 头皮电极 颅内 2~200uV 10uV~100mV 肌电图(EMG) 针电极
5. 通过人体的低频电流对人体的作用有三个方面。
低频电流对人体的三个作用：产生焦耳热；刺激神经、肌肉等细胞；化学效应。这些作用使组织液中的离子、大分子等粒子振动、运动和取向。
6. 什么是膜电位？静息时细胞膜内外常见离子浓度情况如何？
膜电位（membrane potential）：在可兴奋组织（如神经，肌肉或腺组织）的细胞膜内外，存在着不同的带电离子。膜外呈正电，膜内呈负电，存在着一定的电位差。（平时呈现静息电位,细胞膜内介质的静息电位约为-50mV～-100mV） 静息时:
K+的膜内浓度比膜外高30倍; Na+的膜外浓度比膜内高10-15倍;
0.2~1mV 10Hz~2KHZ 0.5~100HZ 典型幅值范围 50uV~5mV ~50mV ~10uV 典型频率范围 0.05~100HZ（250HZ） CL-的膜外浓度比膜内高4～7倍; Ca2+的膜外浓度比膜内高104倍; 蛋白质阴离子的膜内浓度比膜外高等
由此可知,膜内外的K+、Na+、CL-、Ca2+等离子之间各有一定的浓度差形成浓度梯度。
7. 能斯特(Nernst)方程以及利用能斯特方程求静息时K+的平衡电位εk 。
或者
这就是能斯特(Nernst)方程式，式中ε为扩散电位差，生理学上为膜两边的跨膜电位；k为玻耳兹曼常数（ k = 1.38 x 10-23 J·K-1) ），T为热力学温度（T=t+273.15 ）；膜两侧的浓度C与离子密度n成正比。
Eg:已知人体神经细胞内、外K+的有效浓度分别为[K+I] 和 [ K+o] （单位为mol/L），则根据Nernst方程式计算出 K+的平衡电位εk: ?T[KI?]?k??2.3lg??e[KO](mV)， k = 1.38 x 10
-23 J·K-1)
；T为绝对温度(K)；Z=+1，
e= 1.60 x 10-19C。在人体体温(37℃)下，若将各项值代入，则Nernst方程式可化为:
?k[KI?]??61.51lg?[KO](mV)代入表中给出参数,得εk =-89mV,理论计算值与实测结果
（－86mV）很接近。
人神经细胞 离子 K+ Na+ Cl-
内液 141 10 4 外液 5 142 100 离子 K+ Na+ Cl- 人红细胞 内液 136 13 83 外液 5 164 154 8. 细胞膜的模拟等效电路 。
细胞膜用来分隔两种导电性很好的溶液,膜两边存在着稳定的电位差；膜对某些离子通透性差,特性如同充电的电容器；又
因为膜对某些离子容易通透，又象一定电阻一样 ，细胞膜等效电路为电容和电阻并联形式
若细胞膜面积S=5x10-6cm2,厚度d=10-6cm,ε=3.26
膜的电容值：C??S = 1.3pF = 1.3×10-12 F(法拉)
4?d若已知膜电位为V = - 86mV，代入公式Q = CV,可求得应带的电量为
Q=1.3×10-12 × 0.086 = 1.1×10-13库仑(C)。这些电量应是Q/e 个K+ 离子所有,已知e=1.6×10-19库仑（即K+离子的电量）,得参与扩散的K+离子数应为：
Q/e = 6.9×105 。已知典型的细胞体积为10-9 cm3 ,K+离子的浓度约为0.14克分子/升,或每立方厘米约有0.14×6×1023 /1000 ≈1020 个离子。照此计算,每一细胞内就有：1020×10-9=1011 个K+ 离子,其中只有6.9×105 个K+离子向膜外扩散
9. 什么是动作电位，动作电位在去极化和复极化过程中各个时期的特点（包括时程，电位
幅度，K+、 Na+ 、Ca2+离子运动情况）。
心肌细胞受到窦房结发来的电脉冲剌激时(阈剌激),受剌激部位膜电位将发生短暂的电位变动。最初膜电位升高,接着慢慢恢复到原来静息电位水平。这个过程经历300ms时程,膜电位的变动,生理学上称为“动作电位”。它类似于RC电路受到触发后电位变化暂态过程。
? 去极化即除极,是动作电位的0期。