醫(yī)療電子領(lǐng)域有哪些重要的傳感器
[導(dǎo)讀]可穿戴的健康傳感器早已面市，而一種可吸收的變形桿菌類傳感器也早已誕生(已通過了FDA(美國(guó)食品及藥物管理局)審核)，傳感器在醫(yī)療電子領(lǐng)域的應(yīng)用屢見不鮮。本文主要介紹醫(yī)療電子領(lǐng)域中生物傳感器、測(cè)壓傳感器、非接觸
可穿戴的健康傳感器早已面市，而一種可吸收的變形桿菌類傳感器也早已誕生(已通過了FDA(美國(guó)食品及藥物管理局)審核)，傳感器在醫(yī)療電子領(lǐng)域的應(yīng)用屢見不鮮。本文主要介紹醫(yī)療電子領(lǐng)域中生物傳感器、測(cè)壓傳感器、非接觸式溫度傳感器的基本應(yīng)用。
注：變形桿菌類傳感器在胃里的時(shí)候可完全跟胃液進(jìn)行接觸，然后會(huì)根據(jù)攝入時(shí)機(jī)傳達(dá)獨(dú)特的信號(hào)。這些信號(hào)會(huì)通過身體組織傳達(dá)到皮膚上一個(gè)電池驅(qū)動(dòng)的貼片，這樣就可以檢測(cè)到各種信號(hào)以及生理和行為指標(biāo)，例如心率、體位和活動(dòng)。當(dāng)然最后這個(gè)變形桿菌類別的傳感器會(huì)像高纖維食物一樣流出體內(nèi)，一般會(huì)維持7天壽命。
測(cè)壓傳感器
測(cè)壓傳感器是將力或重力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的換能器。測(cè)壓傳感器應(yīng)用在醫(yī)學(xué)中被稱為醫(yī)用測(cè)壓傳感器，它們都必須高度精確并緊湊包裝，以方便攜帶，特別是器械要與病人直接連接時(shí)。如果傳感器用于某醫(yī)療器械集成的監(jiān)測(cè)儀器內(nèi)，要使用不銹鋼和陽極化鋁等標(biāo)準(zhǔn)包裝材料。如果設(shè)備與人體或液體直接接觸，則可使用可高壓蒸汽滅菌的特種不銹鋼或一次性傳感器。下圖展示了測(cè)壓傳感器在醫(yī)療上的應(yīng)用。
非接觸式溫度傳感器
一般來說，非接觸式溫度計(jì)可以測(cè)量從一個(gè)遙遠(yuǎn)的紅外輻射熱源排放的熱。在沒有明確的光纖溫度傳感器或一個(gè)紅外光纖和紅外線傳感器組合許可的情況下，非接觸式表面視線清楚。這可能有助于確定快速運(yùn)動(dòng)物體的表面溫度，甚至在狹窄的地方和電磁場(chǎng)測(cè)量溫度。AgClxBr1-X被認(rèn)為是為低溫度下測(cè)量的最佳選擇。這些纖維的特點(diǎn)是靈活，不溶于水，且無毒。出于這個(gè)原因，鹵化銀紅外光學(xué)纖維應(yīng)用在紅外光譜中，以及輻射測(cè)量和工業(yè)及醫(yī)療應(yīng)用的熱成像。
生物傳感器
生物傳感器對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，它是由固定化的生物敏感材料做識(shí)別元件（包括酶、抗體、抗原、微生物、細(xì)胞、組織、核酸等生物活性物質(zhì)）與適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器（如氧電極、光敏管、場(chǎng)效應(yīng)管、壓電晶體等）及信號(hào)放大裝置構(gòu)成的分析工具。
在臨床醫(yī)學(xué)中，酶電極是最早研制且應(yīng)用最多的一種傳感器。利用具有不同生物特性的微生物代替酶，可制成微生物傳感器。生物傳感器已應(yīng)用于監(jiān)測(cè)多種細(xì)菌、病毒及其毒素。藥物分析用生物傳感器的典型代表產(chǎn)品是SPR生物傳感器，這是一種表面膜共振分析，是實(shí)時(shí)測(cè)定生物分子結(jié)合的技術(shù)。
植入式傳感器
植入式傳感器體積小、重量輕、并且和身體兼容，同時(shí)還要求其功率非常小。更重要的是，它們不能隨著時(shí)間的推移而衰變。
對(duì)功率的要求是植入式傳感器正常工作所面臨的主要挑戰(zhàn)之一。不需要功率就能發(fā)揮作用的傳感器是最完美的，可是市場(chǎng)尚沒有這種傳感器出售。壓電聚合傳感器體積小，可靠性高，不需要外部動(dòng)力而且能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作。這類傳感器可應(yīng)用于監(jiān)視病人活動(dòng)的心臟起搏器，如下圖所示，通過植入式傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心率變化。舉個(gè)例子，由于腹部長(zhǎng)了一個(gè)大動(dòng)脈瘤，要求切除一部分脆弱的動(dòng)脈，用人工合成的管狀器官來替代。這時(shí)，可以在手術(shù)的過程中植入一個(gè)傳感器，用來監(jiān)視手術(shù)部位的壓力泄漏。
注：變形桿菌類傳感器在胃里的時(shí)候可完全跟胃液進(jìn)行接觸，然后會(huì)根據(jù)攝入時(shí)機(jī)傳達(dá)獨(dú)特的信號(hào)。這些信號(hào)會(huì)通過身體組織傳達(dá)到皮膚上一個(gè)電池驅(qū)動(dòng)的貼片，這樣就可以檢測(cè)到各種信號(hào)以及生理和行為指標(biāo)，例如心率、體位和活動(dòng)。當(dāng)然最后這個(gè)變形桿菌類別的傳感器會(huì)像高纖維食物一樣流出體內(nèi)，一般會(huì)維持7天壽命。
測(cè)壓傳感器
測(cè)壓傳感器是將力或重力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的換能器。測(cè)壓傳感器應(yīng)用在醫(yī)學(xué)中被稱為醫(yī)用測(cè)壓傳感器，它們都必須高度精確并緊湊包裝，以方便攜帶，特別是器械要與病人直接連接時(shí)。如果傳感器用于某醫(yī)療器械集成的監(jiān)測(cè)儀器內(nèi)，要使用不銹鋼和陽極化鋁等標(biāo)準(zhǔn)包裝材料。如果設(shè)備與人體或液體直接接觸，則可使用可高壓蒸汽滅菌的特種不銹鋼或一次性傳感器。下圖展示了測(cè)壓傳感器在醫(yī)療上的應(yīng)用。
非接觸式溫度傳感器
一般來說，非接觸式溫度計(jì)可以測(cè)量從一個(gè)遙遠(yuǎn)的紅外輻射熱源排放的熱。在沒有明確的光纖溫度傳感器或一個(gè)紅外光纖和紅外線傳感器組合許可的情況下，非接觸式表面視線清楚。這可能有助于確定快速運(yùn)動(dòng)物體的表面溫度，甚至在狹窄的地方和電磁場(chǎng)測(cè)量溫度。AgClxBr1-X被認(rèn)為是為低溫度下測(cè)量的最佳選擇。這些纖維的特點(diǎn)是靈活，不溶于水，且無毒。出于這個(gè)原因，鹵化銀紅外光學(xué)纖維應(yīng)用在紅外光譜中，以及輻射測(cè)量和工業(yè)及醫(yī)療應(yīng)用的熱成像。
生物傳感器
生物傳感器對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，它是由固定化的生物敏感材料做識(shí)別元件（包括酶、抗體、抗原、微生物、細(xì)胞、組織、核酸等生物活性物質(zhì)）與適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器（如氧電極、光敏管、場(chǎng)效應(yīng)管、壓電晶體等）及信號(hào)放大裝置構(gòu)成的分析工具。
在臨床醫(yī)學(xué)中，酶電極是最早研制且應(yīng)用最多的一種傳感器。利用具有不同生物特性的微生物代替酶，可制成微生物傳感器。生物傳感器已應(yīng)用于監(jiān)測(cè)多種細(xì)菌、病毒及其毒素。藥物分析用生物傳感器的典型代表產(chǎn)品是SPR生物傳感器，這是一種表面膜共振分析，是實(shí)時(shí)測(cè)定生物分子結(jié)合的技術(shù)。
植入式傳感器
植入式傳感器體積小、重量輕、并且和身體兼容，同時(shí)還要求其功率非常小。更重要的是，它們不能隨著時(shí)間的推移而衰變。
對(duì)功率的要求是植入式傳感器正常工作所面臨的主要挑戰(zhàn)之一。不需要功率就能發(fā)揮作用的傳感器是最完美的，可是市場(chǎng)尚沒有這種傳感器出售。壓電聚合傳感器體積小，可靠性高，不需要外部動(dòng)力而且能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作。這類傳感器可應(yīng)用于監(jiān)視病人活動(dòng)的心臟起搏器，如下圖所示，通過植入式傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心率變化。舉個(gè)例子，由于腹部長(zhǎng)了一個(gè)大動(dòng)脈瘤，要求切除一部分脆弱的動(dòng)脈，用人工合成的管狀器官來替代。這時(shí)，可以在手術(shù)的過程中植入一個(gè)傳感器，用來監(jiān)視手術(shù)部位的壓力泄漏。
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