医疗器械应用中的传感器

作者：霍尼韦尔传感与控制部

欢迎访问e展厅 展厅 4 医疗设备/医疗器械展厅 B超诊断仪, 心电图仪, CT机, 眼科设备, 裂隙灯, ... 在医疗器械应用中，一个很小的现场失效问题就是关系到患者生命健康的重大事件。日新月异的传感器技术可提供更高的可靠性，更长的使用寿命以及更高的精确度，从而能为医疗器械种种关键的失效问题提供解决方案。 如今，传感器技术正在不断地优化其灵敏度、精确度、可靠性、稳定性和时漂，并逐步广泛应用于各种医疗用的呼吸器械，输液泵，胰岛素泵，医院诊断用的器械和多种监护仪。传感器的应用能使病人在治疗过程中感觉到更加舒适，器械的使用更加安全可靠，性能也更稳定，同时也能大大地提高医疗器械的成本效益，降低污染风险和延长使用寿命。 传感器应用于呼吸器械 传感器应用常见的呼吸器械包括麻醉机、睡眠呼吸机、制氧机和呼吸机。 传感器应用于麻醉机 麻醉机专用于输送麻醉药剂给病人，以减轻疼痛和其它不适感。连续式麻醉机可以不断供应正确无误的医疗气体（如空气、氧气、氧化亚氮）和浓度准确的麻醉剂蒸汽（如异氟烷），将这些混合气体以适宜的压力和流量输送给病人。 气体流量传感器（简称气流传感器）可以测量空气、氧气和氧化亚氮的流量，使供给病人的气体成分合宜，符合医生设定的标准。输送给病人的混合气体能通过气流传感器进行测量并显示在麻醉机的屏幕上。 热敏电阻元件温度传感器 由麻醉机送出的空气如果温/湿合宜，能使病人呼吸舒适，还可避免因吸入干冷空气所引起的喉痛。因此，输气系统的温度必须加以监测和控制，以确保能提供温度适宜的气流。热敏电阻元件温度传感器正是根据这种需要而设计的，它可直接安装在空气通道中来监测空气的温度，传感器和测量气流温度的微控制器配合可用来控制和调节气流的温度。 传感器应用于睡眠呼吸机 睡眠窒息症是指在睡眠时重复发生呼吸中止状况的病症，有时一夜间可能发生数百次，而且每次会持续一分钟或一分钟以上。若不及时医治，则可能引起高血压、心脏病或记忆力和体重等方面的问题，或者因缺少安稳睡眠而影响工作，甚至会导致驾车失误造成车祸等。 解决睡眠窒息症的主要方法之一就是利用正压呼吸机。病人睡眠时，戴上一种特制面罩将一定压力的空气送入病人鼻孔，以避免发生窒息状况。这种呼吸机有三种形式（按结构复杂程度和价格高低排列）： 持续式正压呼吸机：持续不断供给一定压力的空气，使病人睡眠时呼吸畅通。 自动正压呼吸机：能测量病人睡眠时呼吸的阻力，按照阻力的大小调节供给空气所需的最低压力，以保持每一次呼吸均畅通无阻。 双水平正压呼吸机：提供两种空气压力：吸入正压和呼出正压。 气流传感器 当病人开始呼气时，传感器即送出信号通知睡眠呼吸机减低呼吸机风扇的速度，以免病人觉得在和机器“对抗”产生不舒适感。而且病人会常常发现加装了气流传感器的睡眠呼吸机能监测呼吸周期，感觉更为舒适，因此越来越多的病人更愿意使用加装了气流传感器的睡眠呼吸机，而且一些保险公司和医生也都愿意选择此种呼吸机。 柔性加热器 用来蒸发水份以使病人呼吸舒适。制造水蒸汽有多种方法，譬如利用喷雾阀。利用柔性加热器制造水蒸汽可以产生一个均匀、温暖和湿度合宜的环境。由于热量通常由板内负温度系数（NTC）热敏电阻检测变化的空气温度，因此可根据原始设备制造商（OEM）的设计要求调节蒸汽/空气的温度，提高病人的舒适度。 湿度传感器 用以监测空气的湿度，精确测量其露点和绝对湿度或含水量，以便供给病人适宜湿度的空气，使病人能够酣然入睡。三种正压呼吸机都可应用这种湿度传感器。 传感器应用于制氧机 制氧机的作用在于减少输送给病人空气中的氮，同时增加氧的比例。制氧机使用的对象是不能把氧气顺利地吸收到血液里的病人，如某些肺病患者。 气流传感器 由于用于制氧机的气流传感器必须能够测量超低流量，如需要测出0.1立方厘米的流量，所以气流传感器可用来检测病人何时开始呼气（即何时应减少空气流量），使病人呼气容易和感觉舒适。 压力传感器 低压和超低压塑封硅压力传感器可检测病人开始吸气的时刻，以便有效和高效率地输送氧气，这不仅能缩短系统的反应时间，而且还可避免在病人不吸气时供氧所造成的浪费。因此，不需要体积庞大的制氧机也能提高制氧机的运作效率。体积小的制氧机，耗电少，便于携带，这种不锈钢介质隔离式的压力传感器还能检测缓冲罐的压力，同时可向压缩机反馈信号使压缩机保持适度的压力。 传感器应用于医用呼吸机 医用呼吸机用来将空气和氧的混合气体送入和引出病人肺部，以帮助病人呼吸。若病人呼吸机能不足或根本不能呼吸，呼吸机的作用则是为病人进行机械呼吸。 湿度传感器 有助于输送温湿空气，使病人感觉舒适，当水份引入气流时，必须予以监测和控制。湿度传感器可直接装在空气通道中或并联支路中来测量湿度，并与测量空气湿度的微控制器配合，输送信号至微控制器以保持适宜的湿度。 传感器应用于输液泵 典型的输液泵是一个作用于注射器或输液筒的螺旋泵，并用来将小量的药液送入病人的静脉里。 触力传感器 有一堵塞监测装置，以确保输送药液给病人的输液泵和胰岛素泵的管道畅通无阻。如果管道堵塞，触力传感器即向病人、护士或医生发出警告，并及时提示治疗过程受阻。 霍尔效应磁位置传感器 输出准确可靠，可使泵的马达易于操控，还可减少噪音和振动，提高效率和降低维修费用。同时因其体积小，因此可设计到多种小型、自动和经济型器件的组合中，而且其热平衡集成电路在全操作温度范围内均能保持正常运作和始终如一。 红外传感器 和泵轴上的编码盘合并使用，计算泵轴的转动数。红外传感器的塑料壳里有一个红外线发射器和一个光电监测器，两者相对，当不透明的物体通过封装的间隙阻碍红外线的通路时，监测器即可察觉。 传感器用于医院诊断用器械 传感器还能用于各种医院诊断用器械，包括血液分析仪、血细胞分析仪、免疫测定分析仪、临床化学分析仪、质谱仪、色谱仪（气相、液相、高效液相）和实验室的自动系统等。各种传感器的用途各异，比如：气流传感器用来规范气相色谱仪的气流速度，触力和位置传感器控制实验室自动机器人，压力传感器用于泵系统，速度传感器控制离心机的转速，温度传感器则控制样品和厢室的温度等。 气流传感器用于气相色谱仪 医用色谱仪需要准确无误地监测和调控气体的流动。由于传感器中的陶瓷气流管路可避免释气现象，因而能增进色谱仪的精确性和可靠性。 红外传感器用于血细胞分析仪 红外传感器用于血细胞分析仪时，可与泵轴上的编码器合并使用，以计算泵轴的转动数，当不透明的物体经过封装间隙阻碍红外线的通路时，传感器即可察觉。 热敏电阻用于血液分析仪 热敏电阻元件温度传感器可用来监测厢室、扩散灯和油冷式马达的温度，以免过热。如有过热现象，立即停机使其冷却。为了控制样品的温度，对于温度的测量必须准确，测出的温度需要尽量接近实际温度。 传感器用于监护仪器 如今，传感器已普遍应用在各种监护仪器中。监护仪用于诊疗环境（如手术室、急救室、加护病房、重症病房以及日益普遍的病人家庭），以监测和显示病人身体的各种主要情况，包括心电图、SpO2（脉搏血氧饱和度）、血压、呼吸和温度等。监护仪可以是独立仪器，也可以是多参数仪器。 呼吸监测 显示有关呼吸的关键指数。所用仪器包括二氧化碳分析仪（测量呼吸气中二氧化碳浓度或分压力）和肺活量计（测量呼吸进出流量）。 血压监测 可用插入式的压力传感器或无创伤性的血压袖带（无创血压测量）。 葡萄糖监测 测量间质液中的葡萄糖含量。持续不断地进行这种测量可以检验血液里的葡萄糖含量对胰岛素、运动、食物和其它因素的反应。传感器可装在连续式葡萄糖的测量器里，以检验输血泵的压力。葡萄糖测量器可放在重症病房、手术室或恢复室，用来测量病人的血糖含量。

文章内容仅供参考 (投稿) (10/14/2009)