壓電薄膜傳感器在醫(yī)療監(jiān)測方面的應(yīng)用

壓電薄膜擁有獨一無二的特性，作為一種動態(tài)應(yīng)變傳感器，非常適合應(yīng)用于人體皮膚表面或植入人體內(nèi)部的生命信號監(jiān)測，一些薄膜元件靈敏到足以隔著外套探測出人體脈搏，因此壓電薄膜可用于生命特征監(jiān)護方面。壓電薄膜很薄、質(zhì)輕、非常柔軟，可以無源工作，因此又可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)用傳感器，尤其是需要探測細微的信號時。

很多電子聽診器都采用了壓電薄膜作為傳感器元件，因為它耐用，靈敏度高，帶寬范圍寬。在該應(yīng)用中，傳感器元件通常都封裝在傳統(tǒng)的金屬聽診頭中，因為傳感器需要與身體形成作用力。一旦動態(tài)的壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號，就可以有選擇性的過濾或放大、作為音頻信號回放、運用更復(fù)雜的運算方法判斷出具體的狀況、或傳輸?shù)竭h程基站進行進一步分析存儲等。

Infantrust 公司利用PVDF對應(yīng)力極端敏感的特性開發(fā)了一款輔助育兒產(chǎn)品Respisense。把監(jiān)控儀夾在紙尿片貼近嬰兒腰部的位置，監(jiān)控嬰兒心跳。Respisense中的壓電薄膜與腹部皮膚直接接觸，在設(shè)定的時間內(nèi)如果沒探測到嬰兒在活動，震動蜂鳴器將被啟動，輕輕地撥動嬰兒，刺激它呼吸。如果在此后的一段時間內(nèi)嬰兒仍沒有反應(yīng)，報警器將被啟動。

PVDF對溫度的動態(tài)變化也相當敏感（28μm厚壓電薄膜的典型值是8V/oC）。英國C-Lect醫(yī)療公司開發(fā)了一款監(jiān)控器，用來監(jiān)測呼吸速率。用面罩將一小塊壓電薄膜元件固定在口鼻處，吸進和呼出氣體的溫度變化產(chǎn)生強勁的電信號。即使吸入的是加熱過的氧氣/空氣，測量結(jié)果仍然十分準確。PIPPA監(jiān)控器由電池供電，LCD顯示每分鐘的呼吸次數(shù)。

壓電薄膜和壓電電纜都可以安裝在床墊上探測病人的心跳，呼吸和身體運動。Hoana Medical Inc.的監(jiān)護床報警系統(tǒng)在床墊和被單之間安裝了一組傳感器。病人坐或躺在監(jiān)護床上時，傳感器可以隔著衣服和被單準確測量收集患者的生命特征信息。柔性開關(guān)用于采集靜態(tài)信號，病患所有的動態(tài)信號都由壓電薄膜采集并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，在病床邊上的顯示器顯示。病人的心率和呼吸速率不正常，或病人擅自下床時，系統(tǒng)可以提前報警。這一切都由傳感器完成，而無需與病人直接接觸。

壓電薄膜可以替代傳統(tǒng)元件來探測并傳送生命特征信號至醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)。相信在不久的將來，壓電薄膜會憑借其諸多優(yōu)點，更廣泛的應(yīng)用于治療和監(jiān)護中。