生物醫(yī)學傳感器-仿生傳感技術(shù)資料

1、生物醫(yī)學傳感器 仿生傳感技術(shù)(jsh)2010年3月共二十五頁學習(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)類型和應用四、 仿生傳感器在醫(yī)學中的應用共二十五頁一、 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。人們對人或其他動物的各種感覺如視覺，聽覺，感覺，嗅覺和思維等行為(xngwi)進行模擬，研制出了自動捕獲和處理信息，模仿人或動物行為(xngwi)的裝置，這就是仿生傳感器。機器人使用的傳感器就是仿生傳感器的典型應用,目

2、前各國對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劃用3O年時間完成一項名為 “阿童木”的機器人開發(fā)計劃，計劃目標是使機器人開發(fā)出具備一個5歲孩子的能力和感情，而計劃投入的一半(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)嬰兒機器人會打噴嚏流鼻涕共二十五頁英研制新型機器人可實時模仿(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功能生物模型數(shù)學模型技術(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被敏感對象的明暗度、位置、運動方向、形狀特征等。通過明暗覺傳感器判別對象物體的有無,檢測其輪廓；通過形狀覺傳感器檢測物體的面、棱、頂點，二維或三維形狀。達到提取物體輪廓，識別(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物體的平面位置、角度、到達物體的距離。達到確定物體空問位置、識別物本方向和移動范圍等目的。通過色覺傳感器檢測物體的色彩，達到根據(jù)顏色選擇物體進行正常工作的目的。這些視覺模仿多半是用電視攝像機和計算機技術(shù)來實現(xiàn)的。所以又稱為計算機視覺。視覺傳感器的低成本和易用性已吸引機器設計

4、師和工藝工程師將其集成入各類曾經(jīng)依賴人工、多個光電傳感器，或根本不檢驗(jinyn)的應用。視覺傳感器的工業(yè)應用包括檢驗(jinyn)、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。共二十五頁視覺傳感器的一些應用范例：在汽車組裝廠，檢驗由機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簽在藥品包裝生產(chǎn)線，檢驗阿斯匹林藥片的泡罩式包裝中是否有破損或缺失的藥片。在金屬沖壓公司，以每分鐘逾150片的速度檢驗沖壓部件，比人工檢驗快13倍以上。共二十五頁嗅覺(xiju)傳感器

5、 我們知道，動物是憑借靈敏的鼻子來聞出各種各樣不同的氣體，并做出相應的生理反應的。我們的鼻腔內(nèi)壁上雖然只有大約(dyu)1000個類似于氣敏傳感器的氣體接受細胞組，但它卻能辨別出種類達數(shù)以千計的不同氣味（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(du )嗅覺細胞組合起來共同對某種氣味進行“探測”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，因此動物能辨別大量不同的氣味。現(xiàn)在研究出來的“電子鼻”，適用于許多系統(tǒng)中測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)包括下面三個部分：1、氣體傳感器陣列,他由具有廣譜響應特性、較大的交叉靈敏度以及對不同氣體有不同靈敏度的氣敏元件組成。工作時氣敏元件對接觸的氣體能產(chǎn)生響應并產(chǎn)生一定的響應模式。他相當于人類鼻子的嗅覺受體細胞。2、信號預處理單元,他對傳感器的響應模式進行預加工，以達到漂移補償、信息壓縮和降低信號(隨樣品)起伏的目的，完成(wn chng)特征提取的任務。3、模式識別單元,對信號預處理單元所發(fā)出的信號做進一步的處理，完成對氣體信號定性和定量的識別。包括數(shù)據(jù)處理分析器、智能解釋器和知識庫。他相當于人類的大腦。共二十五頁目前仿生嗅覺的研究趨勢是利用具有交叉式反應的氣敏元件組成一定規(guī)模的氣敏傳

7、感器陣列(zhn li)來對不同的氣體進行信息提取，然后將這些大量復雜的數(shù)據(jù)交由計算機進行模式判別處理。 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。包括聲音檢測轉(zhuǎn)換和語音信息處理兩部分。它能使機器人實現(xiàn)“人一機”對話，賦于機器人這些智慧的技術(shù)(jsh)稱為語音處理系統(tǒng)。具有語音識別功能的傳感器稱為聽覺傳感器，實現(xiàn)語音識別技術(shù)(jsh)的大規(guī)模集電路目前已商品化了。共二十五頁 蝙蝠、海豚的聽覺為主動型生物雷達(lid)超聲波傳感器；夜蛾胸腹之間有一對鼓膜器，可以從很強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)射的探測超聲波，從而在天敵面前處于

8、“隱身”狀態(tài)?？茖W家通過把夜蛾身上絨毛狀的材料用于飛機、艦船等裝備，大大減少了目標被雷達、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(tngsh)捕捉多種物質(zhì)的復合感覺。一個完善的 “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，對味覺信息進行編碼，綜合圖像處理和味覺識別。 “能品酒的電子舌”。味覺傳感器現(xiàn)以快速、簡便、安全等特點迅速在食品質(zhì)量與安全、生物、環(huán)境等領(lǐng)域得到廣泛應用。共二十五頁能“品酒(pn ji)的”味覺傳感器共二十五頁科學家通過把夜蛾身上(shn shng)絨毛狀的材料用于飛機、艦船等裝備，大大減少了目標被雷達、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0.0010，由此仿生所得到的紅外測溫感傳感器共二十五頁 四、 仿生傳感器在醫(yī)學(yxu)中的應用味覺(wiju)傳感器英國柴郡克魯城鎮(zhèn)的歐斯米泰克公司成功地開發(fā)出了電子鼻，試驗表明，它能“嗅”出侵蝕病人皮膚傷口的細菌，提醒醫(yī)生及時采取相應措施。他研究的電子鼻是由32個不同的有機高分子感應器組成的矩陣，對各種揮發(fā)性化合物散發(fā)的氣味十分敏感，化合物不同，則反應不同。通常，細菌生長時會發(fā)出化學氣味，電子鼻接觸氣味后，每個感應器的電阻會各自發(fā)生變化。由于每個感應器對應一種不同的化學物質(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)分健康細胞和癌細胞的不同“味道”，從而使醫(yī)務人員能準確判定癌細胞群的具體位置，避免其與周圍(zhuwi)健康細胞發(fā)生混淆 。電子鼻還可以應用于乙肝的檢測等很多領(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)學傳感器 仿生傳感技術(shù)。人們對人或其他動物的各種感覺如視覺，聽覺，感覺，嗅覺和思維等行為進行模擬，研制出了自動捕獲和處理信息，模仿人或動物行為的裝置，這就是仿生傳感器。達到提取物體輪廓，識別物體及提物體固有特征的目的。在汽車組裝廠，檢驗由機器人涂抹到車門邊框的膠珠是否連續(xù)，