生物醫(yī)學(xué)傳感器-仿生傳感技術(shù)資料

1、生物醫(yī)學(xué)傳感器 仿生傳感技術(shù)(jsh)2010年3月共二十五頁學(xué)習(xí)(xux)目的了解(lioji)仿生傳感器培養(yǎng)思維方式明確系統(tǒng)框架共二十五頁主要(zhyo)內(nèi)容：一、 仿生傳感器的背景及現(xiàn)狀二、仿生傳感技術(shù)的研究模型的建立三、仿生傳感器的主要(zhyo)類型和應(yīng)用四、 仿生傳感器在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用共二十五頁一、 仿生傳感器的背景(bijng)及現(xiàn)狀 仿生傳感器是目前熱門的研究領(lǐng)域。人們對(duì)人或其他動(dòng)物的各種感覺如視覺，聽覺，感覺，嗅覺和思維等行為(xngwi)進(jìn)行模擬，研制出了自動(dòng)捕獲和處理信息，模仿人或動(dòng)物行為(xngwi)的裝置，這就是仿生傳感器。機(jī)器人使用的傳感器就是仿生傳感器的典型應(yīng)用,目

2、前各國(guó)對(duì)此類傳感器的研制和開發(fā)都非常重視。共二十五頁日本政府計(jì)劃用3O年時(shí)間完成一項(xiàng)名為 “阿童木”的機(jī)器人開發(fā)計(jì)劃，計(jì)劃目標(biāo)是使機(jī)器人開發(fā)出具備一個(gè)5歲孩子的能力和感情，而計(jì)劃投入的一半(ybn)以上將用來研制各種仿生傳感器。 日本2010年最新推的出仿真(fn zhn)嬰兒機(jī)器人會(huì)打噴嚏流鼻涕共二十五頁英研制新型機(jī)器人可實(shí)時(shí)模仿(mfng)10種人類表情 共二十五頁二、仿生傳感技術(shù)的研究(ynji)模型的建立生物體的某個(gè)功能生物模型數(shù)學(xué)模型技術(shù)模型技術(shù)裝置與生物的功能相似共二十五頁三、仿生傳感器的主要(zhyo)類型和應(yīng)用視覺傳感器嗅覺傳感器聽覺傳感器味覺(wiju)傳感器觸覺傳感器接近覺

3、傳感器力覺傳感器和滑覺傳感器共二十五頁視覺(shju)傳感器 視覺傳感器主要檢測(cè)被敏感對(duì)象的明暗度、位置、運(yùn)動(dòng)方向、形狀特征等。通過明暗覺傳感器判別對(duì)象物體的有無,檢測(cè)其輪廓；通過形狀覺傳感器檢測(cè)物體的面、棱、頂點(diǎn)，二維或三維形狀。達(dá)到提取物體輪廓，識(shí)別(shbi)物體及提物體固有特征的目的。 共二十五頁位置覺傳感器可以檢測(cè)物體的平面位置、角度、到達(dá)物體的距離。達(dá)到確定物體空問位置、識(shí)別物本方向和移動(dòng)范圍等目的。通過色覺傳感器檢測(cè)物體的色彩，達(dá)到根據(jù)顏色選擇物體進(jìn)行正常工作的目的。這些視覺模仿多半是用電視攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。所以又稱為計(jì)算機(jī)視覺。視覺傳感器的低成本和易用性已吸引機(jī)器設(shè)計(jì)

4、師和工藝工程師將其集成入各類曾經(jīng)依賴人工、多個(gè)光電傳感器，或根本不檢驗(yàn)(jinyn)的應(yīng)用。視覺傳感器的工業(yè)應(yīng)用包括檢驗(yàn)(jinyn)、計(jì)量、測(cè)量、定向、瑕疵檢測(cè)和分撿。共二十五頁視覺傳感器的一些應(yīng)用范例：在汽車組裝廠，檢驗(yàn)由機(jī)器人涂抹到車門邊框的膠珠是否連續(xù)，是否有正確的寬度。在瓶裝廠，校驗(yàn)瓶蓋是否正確密封、裝灌液位是否正確，以及在封蓋之前沒有異物(yw)掉入瓶中。在包裝生產(chǎn)線，確保在正確的位置粘貼正確的包裝標(biāo)簽在藥品包裝生產(chǎn)線，檢驗(yàn)阿斯匹林藥片的泡罩式包裝中是否有破損或缺失的藥片。在金屬?zèng)_壓公司，以每分鐘逾150片的速度檢驗(yàn)沖壓部件，比人工檢驗(yàn)快13倍以上。共二十五頁嗅覺(xiju)傳感器

5、 我們知道，動(dòng)物是憑借靈敏的鼻子來聞出各種各樣不同的氣體，并做出相應(yīng)的生理反應(yīng)的。我們的鼻腔內(nèi)壁上雖然只有大約(dyu)1000個(gè)類似于氣敏傳感器的氣體接受細(xì)胞組，但它卻能辨別出種類達(dá)數(shù)以千計(jì)的不同氣味（嗅覺一般的人能聞出4000多種氣體，嗅覺靈敏的人可以聞出10000多種氣體）。狗的嗅覺靈敏度是人的106倍。共二十五頁最新的研究表明嗅覺的產(chǎn)生是由多個(gè)(du )嗅覺細(xì)胞組合起來共同對(duì)某種氣味進(jìn)行“探測(cè)”的結(jié)果。每一種不同的組合，感知一種不同的氣味,由于組合方式多種多樣，因此動(dòng)物能辨別大量不同的氣味?，F(xiàn)在研究出來的“電子鼻”，適用于許多系統(tǒng)中測(cè)量一種或多種氣味物質(zhì)的氣體敏感系統(tǒng)。共二十五頁電子鼻

6、的基本結(jié)構(gòu)包括下面三個(gè)部分：1、氣體傳感器陣列,他由具有廣譜響應(yīng)特性、較大的交叉靈敏度以及對(duì)不同氣體有不同靈敏度的氣敏元件組成。工作時(shí)氣敏元件對(duì)接觸的氣體能產(chǎn)生響應(yīng)并產(chǎn)生一定的響應(yīng)模式。他相當(dāng)于人類鼻子的嗅覺受體細(xì)胞。2、信號(hào)預(yù)處理單元,他對(duì)傳感器的響應(yīng)模式進(jìn)行預(yù)加工，以達(dá)到漂移補(bǔ)償、信息壓縮和降低信號(hào)(隨樣品)起伏的目的，完成(wn chng)特征提取的任務(wù)。3、模式識(shí)別單元,對(duì)信號(hào)預(yù)處理單元所發(fā)出的信號(hào)做進(jìn)一步的處理，完成對(duì)氣體信號(hào)定性和定量的識(shí)別。包括數(shù)據(jù)處理分析器、智能解釋器和知識(shí)庫。他相當(dāng)于人類的大腦。共二十五頁目前仿生嗅覺的研究趨勢(shì)是利用具有交叉式反應(yīng)的氣敏元件組成一定規(guī)模的氣敏傳

7、感器陣列(zhn li)來對(duì)不同的氣體進(jìn)行信息提取，然后將這些大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)交由計(jì)算機(jī)進(jìn)行模式判別處理。 共二十五頁共二十五頁聽覺(tngju)傳感器 聽覺傳感器是人工智能裝置。包括聲音檢測(cè)轉(zhuǎn)換和語音信息處理兩部分。它能使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)“人一機(jī)”對(duì)話，賦于機(jī)器人這些智慧的技術(shù)(jsh)稱為語音處理系統(tǒng)。具有語音識(shí)別功能的傳感器稱為聽覺傳感器，實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別技術(shù)(jsh)的大規(guī)模集電路目前已商品化了。共二十五頁 蝙蝠、海豚的聽覺為主動(dòng)型生物雷達(dá)(lid)超聲波傳感器；夜蛾胸腹之間有一對(duì)鼓膜器，可以從很強(qiáng)的背景噪聲中分辨出蝙蝠發(fā)出的超聲波，其身上厚密的絨毛還能吸收蝙蝠發(fā)射的探測(cè)超聲波，從而在天敵面前處于

8、“隱身”狀態(tài)?？茖W(xué)家通過把夜蛾身上絨毛狀的材料用于飛機(jī)、艦船等裝備，大大減少了目標(biāo)被雷達(dá)、紅外線和超聲波發(fā)現(xiàn)的概率。共二十五頁味覺(wiju)傳感器味覺是同時(shí)(tngsh)捕捉多種物質(zhì)的復(fù)合感覺。一個(gè)完善的 “人工舌”必須研制出陣列式不同種敏感材料的膜電極，以感受不同味道，對(duì)味覺信息進(jìn)行編碼，綜合圖像處理和味覺識(shí)別。 “能品酒的電子舌”。味覺傳感器現(xiàn)以快速、簡(jiǎn)便、安全等特點(diǎn)迅速在食品質(zhì)量與安全、生物、環(huán)境等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。共二十五頁能“品酒(pn ji)的”味覺傳感器共二十五頁科學(xué)家通過把夜蛾身上(shn shng)絨毛狀的材料用于飛機(jī)、艦船等裝備，大大減少了目標(biāo)被雷達(dá)、紅外線和超聲波發(fā)現(xiàn)的

9、概率。蛇的接近觸覺分辨率達(dá)0.0010，由此仿生所得到的紅外測(cè)溫感傳感器共二十五頁 四、 仿生傳感器在醫(yī)學(xué)(yxu)中的應(yīng)用味覺(wiju)傳感器英國(guó)柴郡克魯城鎮(zhèn)的歐斯米泰克公司成功地開發(fā)出了電子鼻，試驗(yàn)表明，它能“嗅”出侵蝕病人皮膚傷口的細(xì)菌，提醒醫(yī)生及時(shí)采取相應(yīng)措施。他研究的電子鼻是由32個(gè)不同的有機(jī)高分子感應(yīng)器組成的矩陣，對(duì)各種揮發(fā)性化合物散發(fā)的氣味十分敏感，化合物不同，則反應(yīng)不同。通常，細(xì)菌生長(zhǎng)時(shí)會(huì)發(fā)出化學(xué)氣味，電子鼻接觸氣味后，每個(gè)感應(yīng)器的電阻會(huì)各自發(fā)生變化。由于每個(gè)感應(yīng)器對(duì)應(yīng)一種不同的化學(xué)物質(zhì)，因此32種各不相同的電阻變化組成的“格式”便分別代表了不同氣味的“指紋”。共二十五頁電子鼻能夠區(qū)分健康細(xì)胞和癌細(xì)胞的不同“味道”，從而使醫(yī)務(wù)人員能準(zhǔn)確判定癌細(xì)胞群的具體位置，避免其與周圍(zhuwi)健康細(xì)胞發(fā)生混淆 。電子鼻還可以應(yīng)用于乙肝的檢測(cè)等很多領(lǐng)域。電子鼻技術(shù)還可以用于檢查其他部位的感染，幫助病人早發(fā)現(xiàn)，早治療。共二十五頁謝 謝共二十五頁內(nèi)容摘要生物醫(yī)學(xué)傳感器 仿生傳感技術(shù)。人們對(duì)人或其他動(dòng)物的各種感覺如視覺，聽覺，感覺，嗅覺和思維等行為進(jìn)行模擬，研制出了自動(dòng)捕獲和處理信息，模仿人或動(dòng)物行為的裝置，這就是仿生傳感器。達(dá)到提取物體輪廓，識(shí)別物體及提物體固有特征的目的。在汽車組裝廠，檢驗(yàn)由機(jī)器人涂抹到車門邊框的膠珠是否連續(xù)，