本书围绕生物医学传感原理及其医疗健康检测应用，首先介绍了传感器原理及其基本理论，针对生物医学检测中常见生理参数的物理特征，从传感检测原理及其生物医学应用方面分别介绍了医用电极与生物电效应测量、生物力效应的传感变换与生理信号检测、生物热效应的热电式生物医学传感检测、光电传感与生物光效应检测、生物医学的化学效应传感与检测，最后还介绍了生物标志物的新型传感检测原理与技术方法。

医疗健康信息检测是生物医学工程的核心任务，生物医学传感与检测方法是获取医疗健康信息的基础，自生物医学工程学科形成以来一直受到高度重视。为此，生物医学传感器原理及其检测应用一直是生物医学工程专业人才培养的重要知识板块，也是骨干课程，在健康物联网、数字健康及大健康产业发展进程中有重要的意义。 人才培养，教材先行，国内一直重视生物医学工程专业教材建设。1992年，重庆大学彭承琳教授组织编写了《生物医学传感器—原理与应用》，被国内相关高校的生物医学工程专业广泛采用；1994年，原国家教委高等学校生物医学工程与仪器专业教学指导委员会委托彭承琳教授组织编写《生物医学传感器原理及应用》，作为普通高等教育“九五”国家级重点教材于2000年正式出版；2011年，彭承琳教授再次组织修订了《生物医学传感器原理与应用》，以适应生物医学工程专业人才培养规模迅猛壮大的教学需求。2017年，教育部高等学校生物医学工程类专业教学指导委员会组织建设生物医学工程专业规划教材，作为规划教材之一，本书在此前几本教材的基础上，进行了较大范围的结构调整及知识补充，以期适应新技术的发展和当前的教学需求。 为了适应新时代人才培养的需要，通过广泛调研及充分论证，本书对生物医学传感与检测原理的知识体系进行了重新梳理，并以此确定了教材内容的架构。主要特色包括：（1）压缩了传感器原理的理论知识介绍，强化了传感器的医疗健康信息检测原理及医学工程应用；（2）调整了已有教材按传感器类型划分章节的架构，基于“面向应用场景”“服务医疗健康”的总体思路，将物理传感器与生理过程的生物电、生物力学、生物热效应、生物光学特性检测相结合，而化学、生物传感器与生物样本（如体液）的生物化学成分、生物标志物检测应用相结合；（3）在生物医学传感与检测应用的第3～7章，先以生理活动及代谢过程中的生物物理或化学效应为引子，介绍能检测其物理、化学特征量的传感检测方法，以及在医疗健康检测中的医学工程实现；（4）将医用电极作为一种特殊的生物医学传感器，并将其与生物电检测、记录相结合。 全书共8章，各章内容安排如下： 第1章，介绍医疗健康信息检测的重要性和必要性，生物医学传感器的基本概念、主要类别及发展趋势，以及传感器在生物医学检测中的系统组成原理。 第2章，介绍传感器的静态特性、动态特性、敏感材料、干扰与噪声、安全性等基本知识，以及测量误差处理的基本原则，为后续章节生物医学传感检测知识学习奠定基础。 第3章，介绍生物电特性、生物电现象，以及电极检测生物电效应的工作原理和在生物电记录中的典型应用。 第4章，介绍生理过程中的主要力学效应及其主要特征，可实现不同类型生物力学特征参数检测的传感变换与检测原理，以及常用医疗健康应用生物力学检测的医学工程方法。 第5章，介绍生理代谢过程的热效应及其主要特征，可用于获取温度特征的传感检测原理和方法，以及生物热效应检测的典型生物医学工程应用。 第6章，介绍生物组织的光学效应及其主要特征，可用于获取光学特征的传感检测原理和方法，以及生物光学效应检测的典型生物医学工程应用。 第7章，介绍生理代谢的基本生物化学特性，化学传感器、生物敏感膜的基本原理及其检测系统构建方法，以及化学传感器在生物医学检测中的典型应用。 第8章，介绍生物传感器的基本原理及其构建方法，生物芯片传感器、器官芯片等新型传感器的生物医学工程应用。 本书是在全体编写人员的共同努力下完成的。其中第1、4、5、6章主要由重庆大学侯文生编写，第2章主要由重庆大学胡宁编写，第3章主要由东北大学徐礼胜编写，中南民族大学李正义参与编写第5章，天津大学撒昱参与编写第6章，重庆大学邓吉楠参与编写第7章，第8章主要由桂林电子科技大学方成、重庆大学田甜共同编写，重庆大学王星参与编写第3、4章的生物电效应和生物力学效应部分内容。侯文生负责对全书进行内容规划、整理和补充完善，胡宁负责设计各章思考练习题，吴小鹰参与了全书的文字校对和部分章节的内容整理。 本书是在教育部高等学校生物医学工程类专业教学指导委员会领导下完成的，同时也特别感谢重庆大学彭承琳教授、东南大学万遂人教授、浙江大学王平教授及国内生物医学工程领域专家的关心和指导，重庆大学郑小林教授对本书编写提出了宝贵建议。教材的编写还引用和借鉴了国内外大量教材、专著、论文的相关内容，谨代表本书编写人员在此表示诚挚感谢。 “以本为本”是国家对新时代高校人才培养的总基调，期待本书的出版能够在生物医学工程专业人才培养中发挥其应有的作用。 最后需要说明的是，由于编者业务水平有限，书中难免存在缺点和不足，诚恳希望读者给予批评指正。

第1章　绪论 1 1.1　生物医学传感与检测概述 1 1.2　生物医学传感技术 3 1.3　生物医学传感检测系统 7 第2章　生物医学传感器基本知识 9 2.1　传感器的静态特性 9 2.1.1　静态特性的基本概念 9 2.1.2　衡量传感器静态特性的指标 10 2.2　传感器的动态特性 13 2.2.1　动态特性的一般数学模型 13 2.2.2　传递函数 16 2.2.3　动态响应 17 2.3　常用敏感材料 24 2.4　传感器的干扰与噪声 31 2.4.1　传感器的常见干扰 32 2.4.2 传感器的噪声 33 2.5 测量误差 34 2.6　生物医学传感器的标定 35 2.7　生物医学传感器及其测量的安全性 36 习题 39 第3章　医用电极与生物电效应测量 40 3.1　生物电效应概述 40 3.2　生物电信号的医用电极测量原理 43 3.2.1　医用检测电极 43 3.2.2　电极-生物组织界面 46 3.2.3　医用电极的测量电路 48 3.2.4　微电极 50 3.2.5　生物电检测的干扰 53 3.3　医用电极的电生理信号检测 55 3.3.1　心电信号检测 55 3.3.2　脑神经电信号检测 57 3.3.3　肌电信号检测 58 3.3.4　其他电生理信号的表面电极检测 61 习题 63 第4章 生物力学效应的传感与生理信号检测 64 4.1 生理活动的生物力学效应 64 4.2 电阻式传感器及其生物力学效应的生理参数测量 65 4.2.1 电阻式传感器原理 65 4.2.2 电阻式传感器的测量电路 75 4.2.3 电阻式传感器的生物力学效应生理参数测量 78 4.3 电容式传感器及其生物力学效应生理参数测量 81 4.3.1 电容式传感器原理 81 4.3.2 电容式传感器测量电路 85 4.3.3 电容式传感器的生物力学效应生理参数测量 90 4.4 压电式传感器及其生物力学效应生理参数测量 93 4.4.1 压电式传感器原理 93 4.4.2 压电式传感器的测量电路 100 4.4.3 压电式传感器的生物力学效应生理参数测量 105 习题 109 第5章 生物热效应的热电式生物医学传感与检测 112 5.1 生理热效应与体温概述 112 5.2 温度传感器原理 114 5.2.1 热电阻式温度测量原理 114 5.2.2 热电偶温度测量原理 118 5.2.3 半导体温度传感器 122 5.2.4 液晶测温 129 5.3 红外温度测量 131 5.4 热电式温度传感器的生物医学测量 133 5.4.1 接触式体温测量 133 5.4.2 基于温度变化的血流、呼吸气流生理参数测量 134 5.4.3 红外非接触式温度测量 136 5.4.4 人体基础体温测量 137 习题 139 第6章 光电传感与生物光效应检测 140 6.1 生物组织的光学效应 140 6.2 光电传感器及其检测原理 142 6.2.1 光电传感器基本原理 142 6.2.2 光电器件与光电传感器的主要类型 143 6.3 光纤与光谱传感器件 153 6.3.1 光纤传感器的基本原理 154 6.3.2 光谱检测传感技术 157 6.3.3 颜色传感器 159 6.4 光效应传感器在生物医学测量中的应用 160 习题 167 第7章 生物医学中的化学传感与检测 168 7.1 生理与代谢的生物化学过程 168 7.2 化学传感与检测原理 169 7.2.1 电化学基本概念 170 7.2.2 离子传感器 173 7.2.3 气体传感器 177 7.3 生物敏感膜电化学传感与检测 180 7.3.1 生物敏感膜的固定化技术 180 7.3.2 酶传感器 181 7.3.3 生物组织与细胞传感器 182 7.3.4 微生物传感器 184 7.3.5 电化学免疫传感器 185 7.4 化学与生物传感的医学检测应用 186 7.4.1 血液样品检测 186 7.4.2 连续性监测 188 习题 190 第8章 生物标志物的传感检测新技术 191 8.1 免疫传感器 191 8.1.1 抗原与抗体及其固定 191 8.1.2 光学免疫传感器 193 8.1.3 压电晶体免疫传感器 195 8.2 生物芯片与生物分子检测 196 8.2.1 生物分子传感技术 196 8.2.3 生物芯片 199 8.3 仿生传感器 202 8.3.1 嗅觉与味觉的生物学原理 202 8.3.2 仿生化学传感器技术 203 8.3.3 仿生传感器感觉辨识模型 204 8.3.4 仿生味觉嗅觉系统 206 8.4 微流控芯片系统在生物医学传感与检测中的应用 207 8.4.1 微流控技术概述 207 8.4.2 微液滴操控的微流控芯片系统 211 8.4.3 器官芯片微流控系统 214 习题 216 参考文献 217