Οργανολογία και Τεχνικές

Abstract

Το παρόν βιβλίο «Οργανολογία και Τεχνικές – Mε έμφαση στη Βιοϊατρική» αποτελεί μια προσπάθεια εισαγωγής και εμβάθυνσης στο πεδίο της Βιοϊατρικής Οργανολογίας. Το πεδίο αυτό είναι καθαρά πολυεπιστημονικό και περιλαμβάνει όργανα και συστήματα μετρήσεων για την εξαγωγή πληροφορίας από το ανθρώπινο σώμα. Απαιτεί τον συνδυασμό γνώσεων και τεχνολογιών με σκοπό τη μελέτη δομικών, λειτουργικών, μηχανικών, βιολογικών και χημικών ιδιοτήτων των βιοσυστημάτων. Αναγνωρίζοντας τη σημαντικότητα των βιοϊατρικών μετρήσεων και οργάνων για την ανθρώπινη υγεία και ευημερία, είναι αναγκαίο ένα ευρύ φάσμα επιστημόνων να αποκτήσει ικανοποιητική γνώση των αισθητήρων, ηλεκτρονικών, οπτικών, ηλεκτρομαγνητικών, καθώς και των μετρητικών τεχνικών, με σκοπό να κατανοήσει τη Βιοϊατρική Οργανολογία και τις εφαρμογές της. Το βιβλίο πραγματεύεται τα ευρέως χρησιμοποιούμενα βιοϊατρικά όργανα και στοιχεία. Περιγράφει τις φυσικές αρχές στις οποίες βασίζεται η λειτουργία τους, τους φυσικούς περιορισμούς, την αλληλεπίδραση με τα βιοσυστήματα και την πιθανή εξαγόμενη πληροφορία. Παρουσιάζονται ο τρόπος μέτρησης ηλεκτρικών μεγεθών, η επίδραση αυτών στο ανθρώπινο σώμα και οι βασικοί αισθητήρες μηχανικών μεγεθών, θερμοκρασίας και μέτρησης χημικών συγκεντρώσεων. Αναλύονται η λειτουργία του υπερηχογράφου και η εξαγόμενη πληροφορία. Επιπρόσθετα, αναφέρονται οι θεμελιώδεις αρχές της οπτικής και περιγράφονται τα οπτικά στοιχεία και οι ιδιότητές τους. Εξετάζονται τα βασικά αναλυτικά οπτικά όργανα για την απόκτηση πληροφορίας είτε σε επίπεδο σήματος είτε σε επίπεδο εικόνας. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφονται και αναλύονται οι φασματοσκοπίες απορρόφησης ορατού και υπεριώδους, φθορισμού, υπερύθρου μετασχηματισμού Fourier (FT-IR) και Raman. Αναλύεται η λειτουργία διαφόρων μικροσκοπίων, όπως του οπτικού, φθορισμού, συνεστιακού σάρωσης με laser, διφωτονικού και ατομικής δύναμης. Η γνώση των βιοϊατρικών οργάνων και διατάξεων θα επιτρέψει σε έναν επιστήμονα να σχεδιάζει νέα, να εγκαθιστά, να συντηρεί, να επισκευάζει βιοϊατρικά μηχανήματα και να προσφέρει τεχνική βοήθεια. Επίσης, θα του δώσει γνώσεις και ικανότητες για την ορθή λήψη αποφάσεων ως προς την προμήθεια νέων οργάνων, λαμβάνοντας υπόψη την αποδοτικότητα, την αποτελεσματικότητα αλλά και την ασφάλειά τους.

The present book "Instrumentation and Techniques – With an emphasis on Bioengineering" is an attempt to introduce and provide deeper knowledge to the field of Biomedical Instrumentation. This multidisciplinary field includes instruments and measurement systems to acquire information from the human body. A combination of knowledge and technologies is required to study the structural, functional, mechanical, biological, and chemical properties of biosystems. The importance of biomedical measurements and instruments to human health and well-being makes it necessary for scientists to obtain sufficient knowledge of measurement techniques and sensors, electronic, optical, and electromagnetic, to understand Biomedical Instrumentation and its applications. The book covers commonly used biomedical instruments and components. It describes the physical principles underlying their operation, physical limitations, interaction with biosystems, and the extracted information. The method of measuring electrical quantities, their effect on the human body and the basic sensors for mechanical quantities, temperature and measurement of chemical concentrations are presented. The operation of the ultrasound imaging and the acquired information are analyzed. In addition, the fundamental principles of optics are mentioned, and optical elements and their properties are described. The basic analytical optical instruments for acquiring information as signals or images are presented. More specifically, visible and UV absorption, fluorescence, Fourier transform infrared (FT-IR) and Raman spectroscopies are described and analyzed. The operation of various microscopes such as optical, fluorescence, confocal laser scanning, two-photon and atomic force microscopes are analyzed. The knowledge of the operation of biomedical instruments and devices will enable a scientist to design new, install, maintain, and repair biomedical instruments and provide technical assistance. It will also provide knowledge and skills for making the right decisions regarding the procurement of new instruments, considering their efficiency, effectiveness and safety.