如何選擇合適的醫(yī)用傳感器

　　基于醫(yī)用傳感器的監(jiān)測(cè)在人口老齡化中越來(lái)越受歡迎。以下是如何選擇適合您的應(yīng)用和參數(shù)的醫(yī)用傳感器。

　　隨著人口的不斷增長(zhǎng)和老齡化，患者自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正變得越來(lái)越流行。除了低成本之外，它們的受歡迎程度源于既一致又可重復(fù)。此類(lèi)傳感器鑲嵌監(jiān)測(cè)儀器也是多功能的，因?yàn)樗鼈兛梢栽卺t(yī)院和家中使用。如果清楚地理解應(yīng)用和需要監(jiān)控的參數(shù)，則醫(yī)用傳感器的選擇可以很簡(jiǎn)單。最復(fù)雜的傳感器是植入式，其次是導(dǎo)管中使用的傳感器（通過(guò)切口）和體腔中使用的傳感器，外部但與體液接觸的傳感器和用于外部應(yīng)用的傳感器。

　　可植入傳感器

　　可植入傳感器需要小巧，輕便，并且與體重兼容，并且需要非常小的功率來(lái)操作。最重要的是，它們不能隨著時(shí)間的推移而腐爛。由于它們是III類(lèi)醫(yī)療設(shè)備，因此它們自動(dòng)要求FDA批準(zhǔn)。植入式傳感器在開(kāi)始生產(chǎn)之前通常需要兩到四年的時(shí)間用于開(kāi)發(fā)和實(shí)施。通常，它們更昂貴并且需要專(zhuān)科醫(yī)生通過(guò)手術(shù)植入它們。功率要求是可植入傳感器的主要挑戰(zhàn)之一。能夠在沒(méi)有功率的情況下運(yùn)行的傳感器是理想的，但這些在市場(chǎng)上很少見(jiàn)且很少見(jiàn)。壓電聚合物傳感器非常適合振動(dòng)檢測(cè)，因?yàn)樗鼈冃∏?，可靠，耐用且不需要電力。這種傳感器可用于監(jiān)測(cè)患者活動(dòng)的起搏器。

　　可植入醫(yī)用傳感器

　　這款壓電傳感器采用微小懸臂梁的形狀，一端附著重物，隨著身體運(yùn)動(dòng)而翻轉(zhuǎn)。每次患者移動(dòng)時(shí)，傳感器都會(huì)發(fā)出信號(hào)。以起搏器為例，起搏器接收此信號(hào)并以所需速度使心跳加速。傳感器可以區(qū)分各種活動(dòng)，例如步行，跑步或其他身體活動(dòng)。例如，如果患者正在休息，則信號(hào)將為零并且起搏器將以最小的速率使心臟搏動(dòng)。以這種方式，傳感器信號(hào)與活動(dòng)水平成比例。微型壓電薄膜振動(dòng)傳感器的長(zhǎng)度為15/100英寸，包括容納它的起搏器。植入的傳感器也可以由外部電源供電。例如，當(dāng)射頻（RF）能量棒放置在位于身體內(nèi)部的傳感器附近時(shí)，將向傳感器供電。然后，傳感器將記錄患者測(cè)量結(jié)果，通過(guò)RF鏈路將數(shù)據(jù)發(fā)送回魔杖，然后返回休眠狀態(tài)。以這種方式使用植入傳感器的另一個(gè)例子是腹主動(dòng)脈瘤術(shù)后過(guò)程，其中植入的傳感器可以監(jiān)測(cè)手術(shù)位置處的壓力泄漏。

　　導(dǎo)管和身體腔的傳感器

　　可通過(guò)切口插入的傳感器（通常位于導(dǎo)管尖端）的要求不如植入物那么重要，但仍需要FDA批準(zhǔn)。根據(jù)外科手術(shù)程序，這些傳感器需要運(yùn)行幾分鐘長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)小時(shí)，并且可以通過(guò)外部電源供電。導(dǎo)管尖端處的一對(duì)匹配的熱敏電阻可以被引導(dǎo)到心臟的不同位置以測(cè)量血流。它們可以通過(guò)線(xiàn)圈加熱或用冷流體沖洗以測(cè)量血液流速。當(dāng)用冷流體沖洗時(shí)，第一傳感器被冷卻的時(shí)間超過(guò)第二傳感器，因?yàn)檠骷訜岬竭_(dá)第二傳感器的流體。由于這兩個(gè)溫度傳感器之間的距離是已知的，其中流體的溫度和體積受到控制，可以通過(guò)讀取兩個(gè)傳感器的電阻值的差異來(lái)計(jì)算血流量。這些熱敏電阻不需要外部電源。

　　導(dǎo)管和體腔醫(yī)用傳感器

　　導(dǎo)管消融傳感器

　　這些傳感器通過(guò)切口暫時(shí)插入。導(dǎo)管尖端包含RF能量源和力載荷傳感器。RF能量，如與植入式傳感器一起用于發(fā)送數(shù)據(jù)的RF能量，通常用于消融過(guò)程中以燒盡死組織。至關(guān)重要的是，導(dǎo)管尖端施加到目標(biāo)組織的力不超過(guò)最大值，以避免任何穿透目標(biāo)組織的可能性。TE的傳感技術(shù)有望提供一種三軸力傳感系統(tǒng)，能夠同時(shí)測(cè)量所有三個(gè)維度的組織接觸力。

　　基于硅MEMS的一次性壓力傳感器

　　這些用于宮內(nèi)壓（IUP）傳感器，以測(cè)量分娩時(shí)的收縮壓力和頻率。這種方法比傳統(tǒng)皮帶更可靠，并且在關(guān)鍵情況下使用。這些傳感器可以?xún)?nèi)置其他功能，例如羊膜液輸注和提取。這些傳感器通過(guò)子宮插入并存在于羊膜囊中。當(dāng)嬰兒準(zhǔn)備好交付時(shí)，傳感器被取出。

　　體腔傳感器

　　這些傳感器包括測(cè)量體溫的口腔和直腸探針。這些溫度傳感器設(shè)計(jì)得小而堅(jiān)固，并且覆蓋有柔軟的涂層材料，以保護(hù)患者器官的內(nèi)層免于因接觸而受到損壞。

　　微型熱電偶傳感器

　　這些傳感器是靈活的精密熱量計(jì)熱電偶，無(wú)論何時(shí)需要快速，準(zhǔn)確的溫度測(cè)量。熱電偶由兩種不同的金屬組成，一端連接在一起。兩種金屬產(chǎn)生一個(gè)小的獨(dú)特電壓，可以用熱電偶溫度計(jì)測(cè)量和解釋。不同的金屬是單獨(dú)絕緣的，并且存在外涂層以保持緊密的雙線(xiàn)結(jié)構(gòu)（根據(jù)ANSI MC96.1-1982認(rèn)證）。TE的微型熱電偶僅使用生物相容材料構(gòu)建，使其適用于醫(yī)療應(yīng)用。

　　暴露于流體的外部傳感器

　　有幾個(gè)一次性傳感器，傳感器位于身體外部，盡管體液與身體接觸。其中一個(gè)例子是一次性血壓傳感器（DPS）。這些傳感器用于外科手術(shù)和重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU），以持續(xù)監(jiān)測(cè)患者的血壓。這是在手術(shù)或ICU中測(cè)量血壓的可靠方法。然后通過(guò)將一次性血壓傳感器插入監(jiān)視器來(lái)記錄患者的信息簡(jiǎn)檔。這些傳感器需要每24小時(shí)更換一次，以避免污染。另一種與藥物和體液接觸的傳感器是用于血管成形術(shù)球囊充氣的傳感器。泵尖端的壓力傳感器將與鹽水溶液接觸，鹽水溶液用作介質(zhì)以使球囊膨脹和收縮。在該應(yīng)用中，壓力傳感器監(jiān)測(cè)施加的壓力，該壓力使球囊膨脹/收縮并且需要承受超過(guò)200psi的壓力。如果施加太大的壓力，則球囊可能破裂并導(dǎo)致患者嚴(yán)重并發(fā)癥。

　　醫(yī)療設(shè)備制造商和傳感器專(zhuān)家可以通過(guò)合作創(chuàng)造先進(jìn)技術(shù)。

　　用于醫(yī)療應(yīng)用的傳感器

　　1.用于檢測(cè)閉塞的輸液泵的力傳感器（管堵塞）

　　2.注射泵中的磁阻傳感器可檢測(cè)流速，空注射器和閉塞

　　3.用于遠(yuǎn)程手術(shù)工具定位的串鍋位置傳感器和用于X射線(xiàn)/ CT掃描的病床定位

　　4.極小的基于MEMS的加速度計(jì)，用于測(cè)量帕金森病患者的震顫

　　5.用于睡眠呼吸暫停研究的壓電（和熱電）傳感器

　　6.壓電薄膜發(fā)射器/接收器檢測(cè)輸液泵/注射泵中是否存在氣泡

　　7.MEMS和基于稱(chēng)重傳感器的傳感器，用于保護(hù)氧氣和監(jiān)測(cè)氧氣罐水平

　　8.NTC溫度傳感器測(cè)量皮膚/體溫

　　9.基于MEMS的壓力傳感器，用于袖帶血壓傳感器套件