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- 為醫(yī)療應(yīng)用選擇傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2018/12/19
隨著人口的不斷增長和老齡化，患者自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)正變得越來越流行。除了低成本外，它們的受歡迎程度源于既一致又可重復(fù)。此類傳感器鑲嵌監(jiān)測儀器也是多功能的，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)，則選擇傳感器可以很簡單。最復(fù)雜的傳感器是植入物，其次是導(dǎo)管中使用的傳感器（通過切口）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類醫(yī)療器械，因此它們自動(dòng)要求FDA批準(zhǔn)。在進(jìn)入生產(chǎn)之前，可植入傳感器通常需要兩到四年的時(shí)間用于開發(fā)和實(shí)施。通常，它們更昂貴并且需要�？漆t(yī)生通過手術(shù)植入它們。功率要求是可植入傳感器的主要挑戰(zhàn)之一。能夠在沒有電源的情況下運(yùn)行的傳感器是理想的，但這些在市場上很少見且很少見。壓電聚合物傳感器非常適合于振動(dòng)檢測，因?yàn)樗鼈冃∏桑煽�，耐用且不需要電力。這種傳感器可用于監(jiān)測患者活動(dòng)的起搏器。
這款壓電傳感器呈微小懸臂梁形狀，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，如果患者休息，則信號(hào)將為零并且起搏器將以最小的速率使心臟跳動(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)傳感器的長度為15/100英寸，包括容納它的起搏器。植入式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量結(jié)果，通過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)脈瘤手術(shù)過程，其中植入的傳感器可以監(jiān)測手術(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)行幾分鐘長達(dá)幾個(gè)小時(shí)，并且可以通過外部電源供電。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量血流。它們可以通過線圈加熱或用冷流體沖洗以測量血液流速。當(dāng)用冷流體沖洗時(shí)，第一傳感器被冷卻超過第二傳感器，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，控制了流體的溫度和體積，可以通過讀取兩個(gè)傳感器的電阻值的差異來計(jì)算血流量。這些熱敏電阻不需要外部電源。
導(dǎo)管消融傳感器
這些傳感器通過切口暫時(shí)插入。導(dǎo)管尖端包含RF能量源和力傳感器。RF能量，如與植入式傳感器一起用于發(fā)送數(shù)據(jù)的能量，通常用于消融過程中以燒盡死組織。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）傳感器以測量分娩期間的收縮壓力和頻率。這種方法比傳統(tǒng)皮帶更可靠，并且在關(guān)鍵情況下使用。這些傳感器可以內(nèi)置其他功能，例如羊膜液輸注和提取。這些傳感器通過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)層免受由于接觸造成的損壞。
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，無論何時(shí)需要快速，精確的溫度測量。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，因此適用于醫(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)測患者的血壓。這是在手術(shù)或ICU中測量血壓的可靠方法。然后通過將一次性血壓傳感器插入監(jiān)視器來記錄患者的信息簡檔。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)測施加的壓力，該氣囊使球囊膨脹/收縮并且需要承受超過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家可以通過合作創(chuàng)造先進(jìn)技術(shù)。
用于醫(yī)療應(yīng)用的TE傳感器
用于檢測閉塞的輸液泵的力傳感器（管堵塞）
注射泵中的磁阻傳感器用于檢測流速，空注射器和閉塞
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/ CT掃描的病床定位
極小的基于MEMS的加速度計(jì)，用于測量帕金森病患者的震顫
用于睡眠呼吸暫停研究的壓電（和熱電）傳感器
壓電薄膜發(fā)射器/接收器檢測輸液泵/注射泵中是否存在氣泡
MEMS和基于稱重傳感器的傳感器，用于保護(hù)氧氣和監(jiān)測氧氣罐水平
NTC溫度傳感器，用于測量皮膚/體溫
基于MEMS的壓力傳感器，用于袖帶血壓傳感器套件
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