传感器在医疗电子中的应用

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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, ... 可穿戴的健康传感器早已面市，但是你听说过可吸收的变形杆菌类传感器吗？这种新颖的传感器来自美国加州变形杆菌数字健康中心，于七月通过了FDA（美国食品及药物管理局）审核。一粒沙颗粒大小般的传感器可以集成到一片药物里面，真正让我们看到了科技的力量。 在胃里的时候，这种传感器完全跟胃液进行接触，然后会根据摄入时机传达独特的信号。这些信号会通过身体组织传达到皮肤上一个电池驱动的贴片，这样就可以检测到各种信号以及生理和行为指标，例如心率、体位和活动。当然最后这个变形杆菌类别的传感器会像高纤维食物一样流出体内，一般会维持7天寿命。在此之前，传感器在医疗领域的应用已经很广泛。下面就介绍医疗电子中几类主要的传感器及其应用。 生物传感器 生物传感器对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测，它是由固定化的生物敏感材料做识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）与适当的理化换能器（如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等）及信号放大装置构成的分析工具。 生物传感器是一个非常活跃的研究和工程技术领域，它与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科一起，处在生命科学和信息科学的交叉区域。生物传感技术不仅为基础医学研究及临床诊断提供了一种快速简便的新型方法。在临床医学中，酶电极是最早研制且应用最多的一种传感器。利用具有不同生物特性的微生物代替酶，可制成微生物传感器。生物传感器已应用于监测多种细菌、病毒及其毒素。 药物分析用生物传感器的典型代表产品是 SPR 生物传感器，这是一种表面膜共振分析，是实时测定生物分子结合的技术。它是以抗原抗体结合分析为例，将抗原 (或抗体) 通过表面化学方法固定在芯片的金箔表面，然后让抗体 (或抗原) 流过，抗原抗体的结合将改变膜表面液体性状，从而影响金箔共振性质，这一改变可被实时检测并记录下来(这被称为结合相)。如改让缓冲液流过，结合的抗体 (或抗原) 将解离并被带走，这同样改变膜表面液体性状，检测并记录下来的金箔共振性质改变就是解离相。 测压传感器 测压传感器是将力或重力转化为电信号的换能器。几十年来，这种传感器广泛用于各行各业的测量和传感领域。大多数测压传感器的核心部件是电阻应变计。该元件受到拉力或压力时，电阻会发生变化。箔应变计是最常用的一种，由经过热处理的超薄金属箔片制成。该箔片可以在介电薄层上化学蚀刻而成，或者采用真空沉积或溅射技术，通过材料的分子键合附着在介电层上。后一种技术通常称为薄膜法。理想的应变计应该体积小，成本低，对于负荷方向上的应变极为灵敏，而且不受周围环境温度变化的影响。 测压传感器应用在医学中被称为医用测压传感器，它们都必须高度精确并紧凑包装，以方便携带，特别是器械要与病人直接连接时。如果传感器用于某医疗器械集成的监测仪器内，要使用不锈钢和阳极化铝等标准包装材料。如果设备与人体或液体直接接触，则可使用可高压蒸汽灭菌的特种不锈钢或一次性传感器。 医用测压传感器早期曾用于力学测量等领域，如病床负重监测，现在则将小型测压传感器应用到容易发生人为错误的领域，例如：用于给药的输液泵。以往，人们将液体、药物或营养液装到输液袋中，悬挂起来，使液体通过软管依靠重力输入病人体内。为了尽可能精确地调节流速，人们使用了各种钳夹方法。另外，护士还要频繁地监测输液，确保输液正确，输液袋内液体尚未流尽，而且未发生回血。将测压传感器和监测系统引入简易输液设备中，省却了主观判断的过程。测压传感器可准确测量输液袋的重量，当液体重量与预先设定值不同时，传感器会立即向连接的设备发出警告信息。通常，小型弯梁测压传感器安装在软管下的储液器上。传感器可检测输液期间的导管重量变化，并电子控制器进行数据通信。 非接触式温度传感器 一般来说，非接触式温度计可以测量从一个遥远的红外辐射热源排放的热。在没有明确的光纤温度传感器或一个红外光纤和红外线传感器组合许可的情况下，非接触式表面视线清楚。这可能有助于确定快速运动物体的表面温度，甚至在狭窄的地方和电磁场测量温度。AgClxBr1-X被认为是为低温度下测量的最佳选择。这些纤维的特点是灵活，不溶于水，且无毒。出于这个原因，卤化银红外光学纤维应用在红外光谱中，以及辐射测量和工业及医疗应用的热成像。 传感器在医疗中的其它用途 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、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。 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。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。 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。(end)

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