『壹』 電化學生物感測器的工作原理
電化學生物感測器
電化學生物感測器作為最早問世的—類生物感測器，主要是採用固體電極作為基礎電極，將生物活性作為分子識別物固定在電極表面，然後通過生物分子間的特異性識別作用，使目標分子捕獲到電極表面，基礎電極將濃度信號轉換成電勢，電流，電阻或電容等可測量的電信號作為響應信號，從而實現對目標分析物的定量或者定性分析。
電化學生物感測器由 生物識別元件，信號轉換器，數據分析儀組成：
┈┏離子選擇電極
┏電位型電極┫
電化學電極┫┗氧化還原電極
┃
┗電流型電極━氧電極
電位型電極：
離子選擇電極：離子選擇電極是一類對特定的陽離子或陰離子呈選擇性響應的電極，具有快速、靈敏、可靠、價廉等優點。在生物醫學領域常直接用它測定體液中的一些成分（例如H+，K+，Na+，Ca2+等）。
氧化還原電極：氧化還原電極是不同於離子選擇電極的另一類電位型電極。這里指的主要是零類電極。
電流型電極
氧電極：有不少酶特別是各種氧化酶和加氧酶在催化底物反應時要用溶解氧為輔助試劑，反應中所消耗的氧量就用氧電極來測定。此外，在微生物電極、免疫電極等生物感測器中也常用氧電極作為信號轉換器，因此氧電極在生物感測器中用得很廣。
『貳』 生物電脈沖波的原理與控制
生物電脈沖波是電子刺激器刺激機體或離體組織細胞興奮時產生的電信號，用於記錄機體的生理活動。
生物電脈沖波的控制主要包括：刺激強度、刺激的持續時間、刺激強度（對時間）的變化率。
為使機體或離體組織細胞興奮，需要給予刺激。常用的刺激裝置為電子刺激器。當生理現象是生物電信號時，探測系統可以是引導電極，包括記錄單細胞電活動的玻璃微電極和記錄群細胞電活動的粗大金屬電極。
電子刺激器是一種能產生一定波形的電脈沖儀。電子刺激器輸出的電脈沖對生物組織的損傷較小，又可重復使用，刺激的參數便於控制。由於生物電信號較為微弱，所以必須經過放大器放大，才能在記錄儀或示波器上記錄或顯示變化的波形。記錄系統通常使用示波器或筆描式記錄儀。
因方波波形簡單，易於產生和嚴格控制，而且計算刺激量也比較容易，陡峭的前沿刺激電流也比較有效，故方波（矩形波）最為常用。
『叄』 介紹生物電信號的知識
上常見的生物電信號主要有：心電、腦電、肌電、胃電、視網膜電等。這些體表生物電信號通常能通過電極拾取，經適當的生物電放大器放大，記錄而成為心電圖、腦電圖、肌電圖、胃電圖、視網膜電圖等。
名稱 幅值 頻率范圍 補充說明
心電 0.1-8mV 0-100Hz 主要帶寬集中在0-33Hz
腦電 5-50μV 1-60Hz 誘發腦電的電位更小
肌電 20μV-30mV 10-3000Hz
胃電 50μV-2mV 0.001-20Hz
視網膜電 50μV-200μV DC-20Hz
『肆』 生物電信號有何特點對生物醫學放大器有何基本要求
活動細胞或組織(如人體、動物組織)不論在靜止狀態還是活動狀態，都會產生與生命狀態密切相關的，有規律的電現象，稱為生物電。生物電信號包括靜息電位和動作電位，其本質是離子的跨膜流動。
靜息電位(RP):細胞在安靜的狀態下，存在於細胞膜內外兩端的電位差，稱為靜息電位或跨膜靜息電位。這種電位差是由於細胞膜兩側的鈉離子和鉀離子分布不均勻造成的。生理學中常把膜外電位規定為"0"，因此膜內電位為負。不同細胞的靜息電位有所不同，如:神經細胞-86mV，心室肌細胞-90~-80mV，浦肯野纖維-100~-90mV，竇房結細胞-70~-40mV。靜息電位又成為極化狀態(polarization)。
動作電位(AP):當細胞受到外界刺激而興奮時，受刺激部位的膜電位將發生一系列短暫的變化，最初發生膜電位升高，接著又慢慢恢復到靜息電位，這種膜電位的變化，生理學上成為動作電位。該過程包含了去極化(depolarization)和復極化(repolarization)兩個過程，前者指細胞受到刺激時，細胞膜對離子的通透性發生變化，大量Na迅速進入胞內，使得胞內電位迅速上升;後者指當去極化的電位達到峰值後，會逐漸回到靜息狀態的過程。
臨床上常見的生物電信號主要有:心電、腦電、肌電、胃電、視網膜電等。這些體表生物電信號通常能通過電極拾取，經適當的生物電放大器放大，記錄而成為心電圖、腦電圖、肌電圖、胃電圖、視網膜電圖等。
心電圖(ECG或者EKG)是利用心電圖機從體表記錄心臟每一心動周期所產生的電活動變化圖形的技術。對整體心臟來說，心肌細胞從心內膜向心外膜順序除極過程中的電位變化，由電流記錄儀描記的電位曲線稱為除極波，即體表心電圖上心房的P波和心室的QRS波。
肌電圖(EMG):通過測定運動單位電位的時限、波幅，安靜情況下有無自發的電活動，以及肌肉大力收縮的波型及波幅，可區別神經源性損害和肌源性損害，診斷脊髓前角急、慢性損害(如脊髓前灰質炎、運動神經元疾病)，神經根及周圍神經病變(例如肌電圖檢查可以協助確定神經損傷的部位、程度、范圍和預後)。
眼電圖:目前只有使用較間接的方法，在內、外眥角皮膚上各置一氯化銀電極，患者頭部固定，眼注視一個在30度內作水平移動的紅燈。因為眼球的電軸跟隨眼球的轉動而改變，所以內、外眥角電極的電位也不斷變化，比較明、暗適應下的這種變化並將此電位加以放大及記錄，即得眼電圖。
生物醫學信號屬於強雜訊背景下的低頻微弱信號，它是由復雜的生命體發出的不穩定的自然信號，從信號本身特徵、檢測方式到處理技術，都不同於一般的信號。
1 生物醫學信號的特點
生物醫學信號由於受到人體諸多因素的影響，因而有著一般信號所沒有的特點。①信號弱，例如從母體腹部取到的胎兒心電信號10~50μV。腦干聽覺誘發響應信號小於1μV。②雜訊強，由於人體自身信號弱，加之人體又是一個復雜的整體，因此信號易受雜訊的干擾。如胎兒心電混有很強雜訊，它一方面來自肌電、工頻等干擾，另一方面，在胎兒心電中不可避免地含有母親心電，母親心電相對我們要提取的胎兒心電則變成了雜訊。③頻率范圍一般較低，除心音信號頻譜成份稍高外，其他電生理信號頻譜一般較低。④隨機性強，生物醫學信號不但是隨機的，而且是非平穩的。正是因為生物醫學信號的這些特點，使得生物醫學信號處理成為當代信號處理技術最可發揮其威力的一個重要領域。
2 生物醫學信號的分類
生物信號如從電的性質來講，可以分成電信號和非電信號，如心電、肌電、腦電等屬於電信號；其它如體溫、血壓、呼吸、血流量、脈博、心音等屬於非電信號，非電信號又可分為：①機械量，如振動（心音、脈搏、心沖擊、Korotkov音等）、壓力（血壓、氣血和消化道內壓等）、力（心肌張力等）；②熱學量，如體溫；③光學量，如光透射性（光電脈波、血氧飽和度等）；④化學量，如血液的pH值、血氣、呼吸氣體等。如從處理的維數來看，可以分成一維信號和二維信號，如體溫、血壓、呼吸、血流量、脈博、心音等屬於一維信號；而腦電圖、心電圖、肌電圖、X光片、超聲圖片、CT圖片、核磁共振（MRI）圖像等則屬於二維信號。
3 生物醫學信號的檢測方法
生物醫學信號檢測是對生物體中包含生命現象、狀態、性質、變數和成份等信息的信號進行檢測和量化的技術。生物醫學信號處理的研究，是根據生物醫學信號的特點，對所採集到的生物醫學信號進行分析、解釋、分類、顯示、存貯和傳輸，其研究目的一是對生物體系結構與功能的研究，二是協助對疾病進行診斷和治療。生物醫學信號檢測技術是生物醫學工程學科研究中的一個先導技術，由於研究者所站的立場、目的以及採用的檢測方法不同，使生物醫學信號的檢測技術的分類呈現多樣化，具體介紹如下：①無創檢測、微創檢測、有創檢測；②在體檢測、離體檢測；③直接檢測、間接檢測；④非接觸檢測、體表檢測、體內檢測；⑤生物電檢測、生物非電量檢測；⑥形態檢測、功能檢測；⑦處於拘束狀態下的生物體檢測、處於自然狀態下的生物體檢測；⑧透射法檢測、反射法檢測；⑨一維信號檢測、多 維信號檢測；⑩遙感法檢測、多 維信號檢測；一次量檢測、二次量分析檢測；分子級檢測、細胞級檢測、系統級檢測。
4 生物醫學信號的處理
技術自然界中廣泛的生物醫學信號是連續的，人們處理生物醫學信號的程序一般是先經A/D轉換，將其轉換成數字信號，然後送到計算機中進行處理。本文對一維信號的處理方法進行探討。
4.1 時域方法——AEV方法AEV方法原是通信研究中用於提高信噪比的一種疊加平均法，在醫學研究中也叫平均誘發反應法，簡稱AEV（averaged evoked response）方法。所謂誘發反應就是肌體對某個外加刺激所產生的反應，AEV方法常用來檢測那些微弱的生物醫學信號，如希氏束電圖、腦電圖、耳蝸電圖等。希氏束電圖的信號幅度僅1~10μV，它們在用AEV方法檢測之前，幾乎或完全淹沒在很強的雜訊中，這些雜訊包括自發反應、外界干擾、儀器雜訊。AEV方法要求雜訊是隨機的，並且其協方差為零，信號是周期或重復產生的，這樣經過N平方次疊加，信噪比可提高N倍，使用AEV方法的關鍵是尋找疊加的時間基準點。
4.2 頻域濾波方法頻域濾波是數字濾波中常用的一種方法，是消除生物醫學信號中雜訊的另一種有效方法。當信號頻譜與雜訊頻譜很小時，可用頻域濾波的方法來消除干擾，頻域濾波器可分為兩類：FIR（Finite Impulse Response）濾波器，FIR濾波器的設計方法主要有：窗函數法，頻率采樣法；IIR(Infinite Impulse Response）濾波器，IIR濾波器的主要設計方法有：沖激響應不變法，雙線性變換法。
4.3 自適應濾波方法自適應濾波器能夠跟蹤和適應系統或環境的動態變化，它不需要事先知道信號或雜訊的特性，通過採用期望值和負反饋值進行綜合判斷的方法來改變濾波器的參數。自適應濾波器的設計有兩種最優准則，一種准則是使濾波器的輸出達到最大的信噪比，稱為匹配濾波器；另一種准則是使濾波器的輸出均方估計誤差為最小，這就是維納（Wiener）濾波器。維納濾波器是從雜訊中提取信號的一種有效的方法，它是根據全部過去和當前的觀測數據來估計信號的當前值，維納濾波器要求解著名的WienerHopf方程，它是期望存在情況下的線性最優濾波器。卡爾曼（Kalman）從狀態空間模型出發，提出了基於狀態空間模型的線性最優濾波器即卡爾曼濾波器。 Kalman濾波理論是Wiener濾波理論的發展，它最早用於隨機過程的參數估計，後來很快在各最優濾波和最優控制問題中得到了廣泛的應用。值得提出的Kalman濾波器提供了推導稱作遞推最小二乘濾波器的一大類自適應濾波器的統一框架，實際上廣泛使用的最小二乘演算法即是Kalman演算法的一個特例。
4.4 混沌（Chaos）和分形（Fractal）方法混沌和分形理論是一種非線性動力學課題，混沌系統的最大特點是初值敏感性和參數敏感性，即所謂的蝴蝶效應。混沌學研究的是無序中的有序，許多現象即使遵循嚴格的確定性規則，但大體上仍是無法預測的，比如大氣中的湍流、人心臟的跳動等。混沌事件在不同的時間標度下表現出相似的變化模式，與分形在空間標度下表現十分相象，但混沌主要討論非線性動力系統的不穩、發散的過程。混沌與分形在腦電信號處理的應用中尤為引人注目。自本世紀二十年代發現腦電信號以來，人們對其已進行了大量的研究，然而由於腦電信號的隨機性很強，始終難以找到其規律性，無法使腦電信號成為認識大腦思維以及某些屬性的有用信息。究其原因是腦電信號是神經元動作電位的無規則的腦電活動，實際上只由少數獨立的動力學變數控制著，因此可以用研究混沌動力學的方法來研究人腦的功能。
4.5 小波分析（Wavelet Analysis）方法小波分析是傳統傅里葉變換的繼承和發展。由於小波的多分辨分析（Multiresolution Analysis）具有良好的空間域和頻率域局部化特性，對高頻採用逐漸精細的時域或空域取樣步長，可以聚焦到分析對象的任意細節，從這個意義上講，它已被人們譽為數學顯微鏡。目前，在心電數據的壓縮、生物醫學信號的信噪分離、QRS波的綜合檢測、腦電圖EEG的時頻分析、信號的提取與奇異性檢測等方面有了廣泛的應用。
4.6 人工神經網路（Artificial Neural Networks）分析方法人工神經網路是
一種模仿生物神經元結構和神經信息傳遞機理的信號處理方法，是由大量簡單的基本單元（神經元）相互廣泛聯接構成的自適應非線性動態系統，其特點是：①並行計算，因此處理速度快；②分布式存貯，因此容錯能力較好；③自適應學習。生物醫學工程工作者採用神經網路的方法來解釋許多復雜的生理現象，例如心電和腦電的識別，心電信號的壓縮和醫學圖像的識別和處理。神經網路在微弱生理電信號的檢測和處理應用主要集中在對自發腦電EEG的分析和腦干聽覺誘發電位的提取。
『伍』 不同個體的生物電信號差異能檢測出來嗎
生物信號可反映生物體的生命活動狀態，因此，生物信號的採集與處理是生物科學研究的重要手段之一。
生物信號的表現形式具有多樣性，如：既有物理的聲、光、電、力等類的變化；又有化學的濃度、氣體分壓、PH等的變化，其特點是信號微弱、非線性、高內阻、干擾因素多等等。這些特徵對於生物信號的採集與處理的研究及運用十分重要。
傳統的生物信號採集與處理系統是由功能不同的電子儀器及手工測量工具組合而成，如：由前置放大器，示波器，記錄儀，分割規，尺，計算器等構成。由於近年計算機工業的飛速發展，特別是微型計算機的廣泛應用，以及計算機生物信號採集與處理軟體的開發，使得經過放大的生物電信號輸入計算機進行觀察、測量、處理和儲存成為可能，而且更為方便、精確。因此，生物信號採集與處理系統逐漸變為以計算機和相應軟體為採集處理核心的數字化系統。
數字化生物信號採集與處理系統與傳統的生物信號採集系統相比，生物信號的記錄和分析的准確性、實時性、可靠性有了很大的提高。而且更多的參數可以靈活設置，並隨時方便的改變，使採集的數據能夠共享和進行復雜的多維處理，從而大大提高了系統的性能和實驗質量，簡化了實驗過程。
一個完整的生物信號採集與處理系統一般包括：生物信號的引導；生物信號的放大；生物信號的採集；生物信號的記錄與處理四部分。
（一）生物信號的引導
生物信號的一般可分為兩類，一類是電信號，如心電、腦電、肌電和細胞電活動（動作電位，靜息電位）；另一類是非電信號，如體溫、血壓、呼吸、心音、肌肉的收縮、二氧化碳分壓、氧分壓、PH值等等。在一個生物信號的採集與處理系統中電信號的採集需要合適的電極引導，非電信號的採集需要合適換能器將其轉換成電信號。因此，電極和換能器是各種生物醫學測量中必不可少的關鍵部分，它們的特性往往決定了測量系統的質量。
1．電 極
電極是連接測量系統和生物體不可缺少的元件。採集生物電信號時需要合適的電極，電極的性能優良與否，電極的類型選擇是否適合將直接影響電信號的採集結果。
（1）電極的種類:電極的種類很多。根據安放的位置,可分為體表電極、皮下電極及植入電極；根據電極形狀，可分為板狀電極、針狀電極、螺旋電極、環狀電極；根據電極的粗細，可分為，粗（宏）電極與微電極；根據製作材料，可分為金屬電極、玻璃電極、乏極化電極等。在生物電信號的引導中，常根據各種實驗的不同要求選用不同類型的電極。
（2）常用的電極：
① 普通金屬電極? 這類電極一般用鉑(白金)、金、銀、合金(鎳、銅、鋅)、不銹鋼等金屬製作而成。金屬電極的外形可以根據實驗要求製成各種形狀。ECG、EMG、EEG及神經干復合電位等的檢測一般均用此類電極。
② 乏極化電極? 當電極進入生物體組織或與生物的組織表面相接觸時，會在電極和組織之間出現半電池電動勢。如果電極中有電流流過，則還會出現極化電位。極化電位可隨電極中流過電流的大小而變化，電流越大、極化電位越大。半電池電位與極化電位的總和電位差稱之為電極電位。這種電位影響生物信號的檢測，使波形畸變、失真，也影響刺激的精度等。為了解決這一問題一般用Ag-AgCl乏極化電極。這類電極在電生理學實驗中常作為刺激電極，也用於精確的生物電信號的檢測。其工作原理是：當直流電通過Ag—AgCl電極刺激活組織時，正負離子分別向陰極及陽極移動。但不是吸附在電極表面使之極化，而是與電極發生化學反應。使極化現象不再發生，刺激脈沖或引導的生物電信號也就不會失真。Ag-Cl電極所發生的電化學反應表達式如下：
陽極上： Ag-e ————Ag+
??????? Ag+ ———— AgCl↓
陽極上：AgCl+e —--- Ag↓+Cl-
Cl-+Na+ —--- NaCl
銀—氯化銀電極的缺點是Ag-Cl對活組織有毒性作用，因而不能直接將它與活組織接觸，而應通過瓊脂鹽橋或脫脂棉線中介，這樣既能導電又避免直接與組織接觸。
③ 微電極? 微電極是用於測量細胞生物電活動的微型電極。這種電極的尖端直徑僅為0.5~5μm。微電極有兩種類型：一類是金屬微電極，另一類是充灌了電解質溶液的玻璃微電極。金屬微電極多採用0.3~O.5mm不銹鋼絲或鎢絲，經過特殊方法處理而製成。這種電極除尖端外，其它部分是絕緣的。玻璃微電極一般選用高熔點、高電阻率和膨脹系數低的硬質毛細玻璃管，國外一般採用Pyrex毛細玻璃管，國內一般採用GG-17毛細玻璃管。經過凈化處理後毛細玻璃管，用已經商業化的微電極拉制儀拉製成玻璃微電極，其內一般充以3M KCl溶液作為電解質。微電極通常有很高的電阻，一般在5~40MΩ范圍。由於電學上的差異，玻璃微電極通常用來測量低頻生物電信號，而金屬微電極一般用來測量高頻生物電信號和作為刺激電極。
（3）選擇電極時應注意的事項:
A．電極材料與生物組織的相容性:一方面是要求電極材料對組織無害,另一方面是生物組織內環境對電極工作（尤其慢性實驗時）沒有影響。
B．使電極的接觸阻抗盡可能的小。降低接觸電阻相當於降低了信號源阻抗，使得對放大器輸入阻抗的要求降低，放大器選擇范圍加寬。一般增大電極面積可以降低接觸電阻，但同時會降低空間解析度。
C．注意電極的機械性質和幾何形狀對生物體狀態的影響。
D．盡量使用半電池電位和極化電壓小的電極。使用雙電極時應用同一種材料，使半電池電位近似相等。
2．換能器
換能器又稱感測器，是將能量從一種形式轉換成另一種形式的感測元件。換能器對於生物醫學的基礎研究和教學起著重要的作用，是非電信號精確測量不可缺少的部分。由於生物體的特殊性，所以生物換能器在性能和結構上必須滿足下列要求：
（1）換能器本身具有良好的技術性能，如：靈敏度、信雜訊比要高，線性好，零點漂移低等等。
（2）換能器對被測對象的影響要小，不會給被測對象的生理活動帶來負擔，其形狀和結構應該符合被測對象的解剖結構。
（3）換能器本要有足夠的絕緣和耐腐蝕及不會給生物體帶來有害影響。
換能器的種類很多，原理各異。其選擇參見相關章節內容。
二、生物電信號的放大
由於大多數生物電信號的電位幅值很小，通常需要經過放大才能被觀察儀器及記錄儀器測量到。因此，在生物信號的採集過程中必須對引導的生物信號進行放大。
放大器的選擇
用於生物電信號放大的任何一個放大器，必須考慮其頻率響應、雜訊水平及輸入阻抗三個基本
技術參數。這三個參數是保證所放大的信號清晰、真實的前提。在實際測量時，應根據被測信號的性質選擇合適的放大器。例如，使用微電極記錄生物電信號時，應選擇低雜訊、高輸入阻抗（大於1 000 MΩ）的放大器。其次根據需要放大信號的大小、性質、選擇恰當的靈敏度、時間常數、高頻濾波，才能不失真地把生物電信號放大，並記錄下來。
放大器靈敏度、時間常數和高頻濾波的選擇
（1）靈敏度? 應以觀測儀器、記錄儀器能清晰分辨所測信號的為准。
（2）時間常數? 時間常數是決定放大器低端頻率主要指標。正確地選擇時間常數，可使所需放大的信號逼真、清晰、穩定。一般測量快速交變信號時選擇較小的時間常數，測量慢速交變信號時選擇較大的時間常數。
（3）高頻濾波? 可將所檢測的生物電信號中不需要的高頻成份或雜訊濾掉。這樣可使所測信號的主要頻率成份能夠得到很好的放大。正確的選擇放大器高頻濾波，可提高儀器的解析度，使圖像更為清晰。一般情況下，高頻濾波的選擇應是輸入信號高頻端的兩倍左右。
部分生物電信號測量時放大器的靈敏度、時間常數、高頻濾波的選擇
三、生物電信號的採集
在傳統的生物信號處理系統中，經過放大的生物電信號可輸送到示波器或記錄儀進行觀察、記錄和測量。為了能正確重現被測生物信號，示波器、記錄儀應具有足夠高的頻率響應、合適的振幅動態范圍、良好的線性、適當的阻尼特性及足夠高的靈敏度與良好的穩定性。記錄器可選用墨水式記錄儀、噴墨筆式記錄儀、光線示波器或X-Y記錄儀，也可選用多通道磁帶記錄儀、示波器專用照像機等。
基於計算機的生物信號採集與處理系統的數據採集是將電極及換能器引導、轉換並放大的模擬信號轉變為數字信號，並將其輸入計算機的過程。在進行數據採集時，需注意以下問題：
1. 采樣頻率(fs)的選擇:采樣時間間隔的倒數為采樣頻率, 即fs=1/T。為使信號采樣後能不失真的還原，fs的選擇必須滿足：采樣頻率必須不低於信號最高頻率的兩倍。即：fs≥2fH
例如：生物信號的頻率范圍是20Hz-20KHz，對其采樣時，選取的采樣頻率應滿足：fs≥40 KHz。
2．多路采樣時通道數與采樣頻率的關系：由於計算機對多通道信號採集和處理是分時進行的，因此，通道數越多，同樣的情況下每個通道可選擇的最高采樣頻率就越低。
3.解析度與輸入信號的范圍關系：解析度，即，所能測出信號的最小變化量，該變化量越小，則稱解析度越高。因此，解析度越高，可測量信號的最大值就越小，即，信號的輸入范圍越小。
四、生物信號的處理與記錄
傳統的生物信號處理主要是根據記錄儀和示波器照相機等記錄裝置記錄到的圖形，通過分割規、米尺、積分儀、計算器等進行手工計算。基於計算機的生物信號採集與處理系統的數據處理，由於生物信號被轉換成數字信號輸入計算機，所以，對信號的處理都是以數字方式由計算機進行。計算機內部的存儲器能夠使數據暫時或長久存儲，並可隨時輸出、顯示或用於計算，使得被測信號能容易地進行多次處理、顯示和比較，因此，與傳統的信號處理方式相比，基於計算機的生物信號採集與處理系統的數據處理更快，更精確，更靈活。
基於計算機的生物信號採集與處理系統常用的信號處理方法：
1．信號運算：
（1）微分和積分：使用運算放大器，可實現模擬電路對信號的微分或積分，用計算機通過某種運算完成對信號的微分或積分則更為簡單、直接。
（2）迭加平均：生物信號測量中常常出現信號幅質很小而雜訊很大的情況，使得有用的信號淹沒在雜訊之中，難以測量和處理。如果信號和雜訊頻譜不一致，可以用濾波的方法分離出有效信號,但如果信噪比太小,效果不一定好；如果雜訊和信號頻譜重疊，濾波不在適用。這種情況使用迭加平均的方法可以抑制雜訊，提高信噪比。
迭加平均是對具有確定參考點的重復信號多次迭加，然後取平均值。這種方法使用的條件是：雜訊具有隨機特性，信號具有重復特性，兩者互不相關。由於信號是有規律的，所以，迭加後信號增強，而雜訊是隨機的，所以，迭加後大部分相互抵消。迭加N次後，信號幅度增加N倍，而雜訊則衰減到原來的1/N。迭加平均法一般用於誘發生物電的測量。
（3）凍結顯示：所謂凍結顯示是可以使某一段波形在顯示屏上做任意時間的停留。這種顯示方式非常便於屏幕分析和測量。
（4）頻譜分析：任何信號都可以看成是不同頻率的正弦波的疊加，頻譜分析就是以組成信號的正弦波的頻率為變數研究信號特性的方法。
在生物信號的測量中，我們記錄到的多數信號都是隨時間變化的信號，在生物醫學工程上稱為時域信號。頻譜分析中的信號是頻域信號，在頻域里分析信號可使一些在時域中無明顯特徵的信號在頻域里能出現明顯特徵，這是頻域分析的最大優點。除此之外，頻域分析還有使復雜計算簡單化等優點。
對於離散時間信號，從時域到頻域的轉換要進行繁瑣的迭加計算，而使用計算機進行快速傅里葉變換（FFT）可方便完成這一運算過程。
頻域分析廣泛用於生物醫學信號的處理之中，如腦電圖的檢查，心電信號的分析等等。
信號經過計算機處理以後，一般將處理結果輸出到列印機，可打出具體數據或圖形。
五、干擾的處理
干擾是生物信號採集過程經常遇到問題，尤其是在電生理實驗中常見的、對生物電信號測量有著很大影響的電現象。輕者可使被測信號畸形，重者可導致實驗無法正常進行，因此，排除干擾是電生理實驗中經常遇到的、非常重要的工作之一。干擾的種類很多，排除干擾的基本原則是准確尋找出干擾源，然後採取相應的措施加以排除。電磁干擾是電生理實驗中最常見的干擾之一，解決電磁干擾的最好辦法是採用金屬屏蔽。既可以將實驗對象置於屏蔽裝置之中，也可以將實驗儀器加以屏蔽。其次，測量儀器良好的接地和採取合適的濾波也是解決電磁干擾的有效方法。
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2．徐叔雲，卞如濂，陳修主編·葯理學實驗方法·第三版·北京：人民衛生出版社，2002，3～145
3.周衍椒等 主編·生理學方法與技術·第一版·北京：科學技術出版社，1984。
物理療法是指應用各種物理因素作用於人體，以防治疾病的方法，臨床上常簡稱為理療。物理療法除有治療作用外，也被廣泛地應用於疾病的診斷，如超聲波、肌電圖、紅外線熱象圖等。物理療法歷史悠久，三千多年前我國已有礦泉療法的記載。本世紀70年代以來，磁療法、激光療法、射頻療法等發展超速，擴大了理療的適應證。提高了療效，特別是近年來生物反饋療法的逐步推廣及紅外技術、納米技術的發展與應用，可以預見，理療在臨床治療與康復中的地位將進一步得到重視。根據物理因素的來源，理療可以分為如下兩大類：人工物理因素療法和自然物理因素療法。
回答者：grand_master - 魔法學徒 一級 8-24 17:46
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『陸』 生物中化學信號與電信號的區別
這應該在生物范圍內呀。因為電信號變為化學信號時，在神經纖維上傳導的電信號，傳導到突觸小體，進而刺激突觸小泡，釋放神經遞質（化學信號）神經遞質由胞吐的方式經過突觸前膜，過突出間隙，再由突觸後膜上的特異性受體接受神經遞質，進入到下一個神經元，這時神經遞質（化學信號）就會轉化為電信號，又會在這個神經元上的神經纖維以電信號繼續傳導！
『柒』 什麼是生物電極
生物（醫學）電極一般是經過一定處理的金屬板或金屬絲、金屬網等.作用：用電極引導生物電信號.原理：與電極直接接觸的是電解質溶液,如導電膏、人體汗液或組織液等,因而形成一個金屬—電解液界面.電化學原理：當 金屬...
『捌』 細胞生物電測量的基本原理
生物電現象是 指生物機體在進行生理活動時所顯示出的電現象，這種現象是普遍存在的.細胞膜內外都存在著電位差，當某些細胞（如神經細胞、肌肉細胞）興奮時，可以產生動作電位，並沿細胞膜傳播出去。
而另一些細胞（如腺細胞、巨噬細胞、纖毛細胞）的電位變化對於細胞完成種種功能也起著重要作用。隨著科學技術的日益進展，生物電的研究取得了很大的進步。在理論上，單細胞電活動的特點，神經傳導功能，生物電產生原理，特別是膜離子流理論的建立都取得了一系列的突破。在醫學應用上，利用器官生物電的綜合測定來判斷器官的功能，給某些疾病的診斷和治療提供了科學依據。我們的臨床工作中經常遇到興奮性、興奮與興奮傳導這些概念，堵隔壁生物電有關。了解了生物電的現代基本理論，對於正確理解這些概念以及心電、腦電、肌電等的基本原理都有重要意義。細胞生物電現象有以下幾種1、靜息電位組織細胞安靜狀態下存在於膜兩側的電位差，稱為靜息電位，或稱為膜電位。細胞在安靜狀態時，正電荷位於膜外一側（膜外電位為正），負電荷位於膜內一側（膜內電位為負，）這種狀態稱為極化。如果膜內外電位差增大，即靜息電位的數值向膜內負值加大的方向變化時，稱為超極化。相反地，如果膜內外電位差減小，即膜內電位向負值減小的方向變化，則稱為去極化或極化。一般神經纖維的靜息電位如以膜外電位為零，膜內電位為-70～-90m2、動作電位當細胞受刺激時，在靜息電位的基礎上可發生電位變化，這種電位變化稱為動作電位。動作電位的波形可因記錄方法不同而有所差異以微電極置於細胞內，記錄到快速、可逆的變化，表現為鋒電位；鋒電位代睛細胞興奮過程，是興奮產生和傳導的標志。鋒電位在示波器上顯示為灰銳的波形，它可分為上升支和一個下降支。上升支先是膜內的負電位迅速降低到零的過程，稱為膜的去極化（除極），接著膜內電位繼續上升超過膜外電位，出現膜外電位變負而膜內電位變正的狀態，稱為反極化。下降支是膜內電位恢復到原來的靜息電位水平的過程，稱為復極化。鋒電位之後到完全恢復到靜息電位水平之前，還有微小的連續緩慢的電變化，稱為後電位。心肌細胞的生物電現象和神經纖維、骨骼肌等細胞一樣，包括安靜時的靜息電位和興奮時的動作電位，但有其特點。心肌細胞安靜時，膜內電位約為-90mv。心肌細胞靜息電位形成的原理基本上和神經纖維相同。主要是由於安靜時細胞內高農度的K+向膜外擴散而造成的。當心肌細胞接受刺激由靜息狀態轉