球王会体育官网:生物医药工程

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　　生物医药工程是一门边际交叉学科，归纳了生物、医学、工程学，其代表性界说有：“三合一学说”、“工程运用学说”、“归纳学说”。其一般界说为：着重人类疾病的确诊、医治与猜测。

　　生物医药工程研讨内容和基本任务：1.基本任务：致力于人的防病、看病、康复和健康，致力于为探究生命现象供给高水平的科学办法和工程技能手段。

　　有8个，为生物力学、生物资料、生物体系建模与仿真、物理因子在医治中的运用、生物医学信号检测与传感器、医学图画技能、人工器官、生物医学信号处理。

　　一.生物资料：生物资料又称生物工艺学或生物技能，运用生物学和工程学的原理，对生物资料、生物所特有的功用，定向地组建成具有特定性状的生物新品种的归纳性的科学技能。

　　2）、软安排相容性资料 如隐形眼睛片的高分子资料，人工晶状体、软安排修补等范畴；

　　3）、硬安排相容性资料 如医用金属、聚乙烯等，关节、牙齿、其它骨骼等；

　　5）、高分子药物多肽、人工合成疫苗等，用于糖尿病、心血管、癌症以及炎症等。

　　较优异的生物医用金属资料有，医用不锈钢、钴基合金、钛及钛合金、镍钛形状回忆合金、金银等宝贵金属、银汞合金、钽、铌等金属和合金。如（1）医用不锈钢：具有必定的耐腐蚀性和杰出的归纳力学功用，且加工工艺简洁，是生物医用金属资料中运用最多，最广的资料。 常用钢种有US304、316、316 L、317、317L等。 医用不锈钢植入活体后，可能发生点蚀，偶然也发生应力腐蚀和腐蚀疲惫。医用不锈钢临床前消毒、电解抛光和钝化处理，可前进耐蚀性。医用不锈钢在骨外科和齿科中运用较多。 (2) 钴基合金：钴基合金人体内一般坚持钝化状况，与不锈钢比较，钴基合金钝化膜更安稳，耐蚀性更好。在所有医用金属资料中，其耐磨性最好，适合于制作体内承载严苛的长时刻植入件。在整形外科中，用于制作人工髋关节、膝关节以及接骨板、骨钉、关节扣钉和骨针等。在心脏外科中，用于制作人工心脏瓣膜等。

　　2.4.按运用目标和资料物理功用分为软安排资料、硬安排资料和生物降解资料。其可满意人体安排器官的部分要求，因而在医学上遭到广泛注重。现在已有数十种高分子资料适用于人体的植入资料。如软安排资料：故主要用作为软安排资料，特别是人工脏器的膜和管材。聚乙烯膜、聚四氟乙烯膜、硅橡胶膜和管，可用于制作人工心脏、喉头。聚酯纤维可用于制作血管、腹膜等。 硬安排资料：丙烯酸高分子(即骨水泥)、聚碳酸醋、超高分子量聚乙烯聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、尼龙、硅橡胶等可用于制作人工骨人工关节。 降解资料：脂肪族聚醋具有生物降解特性，已用于可接纳性手术缝线。

　　按植入生物活体内引起的安排与资料反响，生物陶瓷分为: 1近于慵懒的生物陶瓷，如氧化铝生物陶瓷、氧化锆生物陶瓷、硼硅酸玻璃；

　　如：生物活性玻璃陶瓷植入活体后，能够与体液发生化学反响，并在安排外表生成羚基磷灰石层，故可用于人工栽培牙根、牙冠、骨充填料和涂层资料。与天然骨比较，生物活性玻璃陶瓷尽管具有较高的强度，但耐性较差，弹性模量过高，易脆断，在生理环境中抗疲惫功用较差，现在还不能直接用于承力较大的人工骨。医用碳素资料：具有接近于天然骨的弹性模量。 医用碳素资料疲惫功用最优，强度不随循环载荷效果而下降。无序堆垛的碳资料耐磨性抱负。 医用碳素资料在生理环境中较安稳，近于慵懒，具有较好的生物相容性，不会引起凝血和溶血反响，特别适合于在生理环境中运用。医用碳资料已很多用于心血管体系的修正，如人工心脏瓣膜、人工血管。还可作为金属和聚合物的涂层资料。 生物医用复合资料：生物医用复合资料是由二种或二种以上不同资料复合而成的。

　　按增强体形状和性质分为纤维增强、颗粒增强、生物活性物质充填生物医用复合资料。

　　按资料植入体内后引起的安排与资料反响分为：生物慵懒、生物活性和可吸收性生物医用复合资料

　　二.生物力学：生物力学（biomechanics ）生物力学是运用力学原理和办法对生物体中的力学问题定量研讨的生物物理学分支。其研讨规模从生物全体到体系、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等)，从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。生物力学的根底是能量守恒、动量规律、质量守恒三规律并加上描绘物性的本构方程。生物力学研讨的重点是与生理学、医学有关的力学问题。依研讨目标的不同可分为生物流体力学生物固体力学运动生物力学等。

　　2.生物力学的研讨要一起从力学和安排学、生理学、医学等两大方面进行研讨，行将微观力学性质和微观安排结构联系起来，因而要求多学科的联合研讨或研讨人员具有多学科的常识。

　　3. 生物固体力学：生物固体力学是使用资料力学、弹塑性理论、开裂力学的基本理论和办法，研讨生物安排和器官中与之相关的力学问题。在近似剖析中，人与动物骨头的紧缩、拉伸、开裂的强度理论及其状况参数都可运用资料力学的规范公式。可是，不管在形状仍是力学性质上，骨头都是各向异性的。

　　4. 生物流体力学：生物流体力学是研讨生物心血管体系、消化呼吸体系、泌尿体系、内分泌以及游水、飞翔等与水动力学、空气动力学、边界层理论和流变学有关的力学问题。

　　5.. 运动生物力学：运动生物力学是用静力学、运动学和动力学的基本原理结合解剖学、生理学研讨人体运动的学科。用理论力学的原理和办法研讨生物是个打开得比较早、比较深化的范畴。

　　三.生物体系建模与仿线.建模：对生物的细胞、器官和全体各个层次的行为、参数及其联系树立数学模型的作业，终究期望用数学的办法表达。

　　2.仿真：用电子计算机求解生物体系的数学模型以剖析和猜测各种条件下生物体体系运作机制和状况的作业。

　　4. 生物体系的建模与仿真研讨是刚刚鼓起、远未老练的学科范畴，往后将在生物体系各层次上继续开展建模与仿真研讨，以加深对生物体系功用的了解，对疾病确诊、医治和防备供给辅导；经过建模办法的改善和生物试验验证作业的加强，建模研讨将向准确化和实用化方向开展；跟着计算机科学的前进，将会促进归纳的、杂乱的模型的建模与仿线个方面打开研讨： 已对心电偶极学说作了全面的研讨，改善了模型，提出了从人体，心电等势线图中寻觅确诊冠心病的最活络导联的概念；己树立了一套用生物电阻抗法无创丈量心功用参数的理论模型和试验研讨体系。与本校热带研讨所一道进行了“三军避免消化道流行症模型及干涉的研讨”。

　　1. 界说：物理因子医治运用天然或人工物理因子的物理能，经过神经、体液、内分泌等生理调理机制效果于人体，以到达防备和医治疾病的办法。

　　A.电疗法：直流电疗法：直流电药物离子导入法;B.静电疗法：静电场；电离空气疗法，人工的或天然界；C.光疗法：红外线，紫外线，激光 ；D.超声波疗法： 20KHz,800-1000KHz ;E.水疗法：浸浴，漩涡浴，蒸汽浴、药洗 ;F.温热疗法：白腊，化学热袋、药喷 ;G.磁疗法：磁片，磁块，旋磁，电磁感应 ;H.冷疗法 ;I.办法、按摩及牵引

　　2).运用大天然的物理因子:日光疗法，空气疗法、海水浴疗法、温（矿）泉疗法等。从效果机理来说：属影响疗法 ;从医治方面来说：属外医治、也有深达效果 ;从临床运用来说：用于确诊、防备和医治。

　　4. 物理疗法是使用各种物理能量，包括电能、光能、热能、机械能等效果于机体，引起人体各种反响，借以促进、调理、保持或康复各种生理功用，影响病理进程或抑制病因，然后到达防备和医治疾病的意图。1）直接效果：a.）对机体安排器官 ;b.）对致病因子

　　2）神经反射效果：一个完好的神经反射弧包括以下五个部分：感受器→传入神经纤维→中枢神经→传出神经纤维→反响器

　　5.介入性疗法：在动态图画引导下把精巧的手术器械经腔口等送到病患的部位进行手术

　　6.微波与超声波：热源的肿瘤加热法，有点不损害正常细胞，加热疗法的研讨意向：热源、加热区域定位、体内丈量与操控等方面。

　　2.开展前史：达·芬奇创建人体解剖学 丈量技能用于人体 大开展是在十七世纪：人体活动新理论：医学机械学理论、医学化学、活力论 迅速开展是在十九世纪：脑与神经、细胞学、安排学与细菌学、血液活动学、X射线与镭的创造 腾跃式开展是在二十世纪：医学取得巨大前进的一百年，生物医药工程的发生 近几十年：体内植入设备和资料、工器官、安排工程、克隆技能的迅猛开展促进了生物医药工程的开展。

　　1）.生物力学在人体生理体系建模与仿真中的巨大效果：细胞力学、运动力学、血液活动学、呼吸力学等

　　2）.生物医药资料 人体安排的器官修正（代替）中的巨大效果：硬安排修正与代替、软安排修正与代替、血管代替、人工皮肤、人工器官等

　　1.生物医学信号检测：对生物体包括的生命现象、状况、性质及变量和成分等信息的信号进行检测和量化的技能

　　3. 生物医学信号归于强噪声布景下的低频弱小信号，它是由杂乱的生命体宣布的不安稳的天然信号，从信号本身特征、检测办法到处理技能，都不同于一般的信号。

　　生物医学信号的检测办法生物医学信号因为遭到人体许多要素的影响，因而有着一般信号所没有的特色。①信号弱，例如从母体腹部取到的胎儿心电信号10—50 V。脑干听觉诱发呼应信号小于1 。② 噪声强，因为人体本身信号弱，加之人体又是一个杂乱的全体，因而信号易受噪声的搅扰。如胎儿心电混有很强噪声，它一方面来自肌电、工频等搅扰，另一方面，在胎儿心电中不可避免地含有母亲心电，母亲心电相对咱们要提取的胎儿心电则变成了噪声。③频率规模一般较低，除心音信号频谱成份稍高外，其他电生理信号频谱一般较低。④ 随机性强，生物医学信号不可是随机的，并且对错平稳的。正是因为生物医学信号的这些特色，使得生物医学信号处理成为今世信号处理技能最可发挥其威力的一个重要范畴。

　　生物信号如从电的性质来讲，能够分红电信号和非电信号，如心电、肌电、脑电等归于电信号；其它如体温、血压、呼吸、血流量、脉息、心音等归于非电信号，非电信号又可分为：① 机械量，如振荡(心音、脉息、心冲击、Korotkov音等)、压力(血压、气血和消化道内压等)、力(心肌张力等)；②热学量，如体温；③ 光学量，如光透射性(光电脉波、血氧饱和度等)；④化学量，如血液的pH值、血气、呼吸气体等。如从处理的维数来看，能够分红一维信号和二维信号，如体温、血压、呼吸、血流量、脉息、心音等归于一维信号；而脑电图、心电图、肌电图、x光片、超声图片、CT图片、核磁共振(Mm)图画等则归于二维信号。

　　生物医学信号检测是对生物体中包括生命现象、状况、性质、变量和成份等信息的信号进行检测和量化的技能。生物医学信号处理的研讨，是依据生物医学信号的特色，对所收集到的生物医学信号进行剖析、解说、分类、显现、存贮和传输，其研讨意图一是对生物体系结构与功用的研讨，二是帮忙对疾病进行确诊和医治。生物医学信号检测技能是生物医学工程学科研讨中的一个先导技能，因为研讨者所站的态度、意图以及选用的检测办法不同，使生物医学信号的检测技能的分类出现多样化，详细介绍如下：①无创检测、微创检测、有创检测；② 在体检测、离体检测；③直接检测、直接检测；④ 非触摸检测、体表检测、体内检测；⑤ 生物电检测、生物非电量检测；⑥形状检测、功用检测；⑦处于拘谨状况下的生物体检测、处于天然状况下的生物体检测；⑧ 透射法检测、反射法检测；⑨一维信号检测、多维信号检测；⑩遥感法检测、多维信号检测；⑩一次量检测、二次量剖析检测；⑩分子级检测、细胞级检测、体系级检测。

　　7.传感器体系要求：活络度高、噪音小、抗搅扰能力强、分辩力强、动态特性好

　　9.光纤化学传感器特色：1）微型化，生物兼容性好，柔耐性好，不带电安全性，实时在体检测;2）传输功率损耗小，传输信息容量大，抗电测搅扰，耐高温、高压，防腐，阻燃，防爆，远距离遥测和某些特别环境的剖析；3）多波长和时刻分辩技能前进办法的选择性，多参数或接连多点检测；4）检测多种物质，灵活性大；5）不需电位法的参比电极，成本低；6）不改变样品的组成，非破坏性剖析

　　3.图画处理：对已获图画进行剖析、辨认、切割、解说、分类、三维重建与显现，意图把取得的图画的某部分增强或提取某特征