- 為醫(yī)療應用選擇傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網 發(fā)表于 2018/12/19
隨著人口的不斷增長和老齡化，患者自動監(jiān)測系統正變得越來越流行。除了低成本外，它們的受歡迎程度源于既一致又可重復。此類傳感器鑲嵌監(jiān)測儀器也是多功能的，因為它們可以在醫(yī)院和家中使用。如果清楚地理解應用和需要監(jiān)控的參數，則選擇傳感器可以很簡單。最復雜的傳感器是植入物，其次是導管中使用的傳感器（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，因此它們自動要求FDA批準。在進入生產之前，可植入傳感器通常需要兩到四年的時間用于開發(fā)和實施。通常，它們更昂貴并且需要�？漆t(yī)生通過手術植入它們。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檢測，因為它們小巧，可靠，耐用且不需要電力。這種傳感器可用于監(jiān)測患者活動的起搏器。
這款壓電傳感器呈微小懸臂梁形狀，一端附著重物，隨著身體運動而翻轉。每次患者移動時，傳感器都會發(fā)出信號。以起搏器為例，起搏器接收此信號并以所需速度使心跳加速。傳感器可以區(qū)分各種活動，例如步行，跑步或其他身體活動。例如，如果患者休息，則信號將為零并且起搏器將以最小的速率使心臟跳動。以這種方式，傳感器信號與活動水平成比例。微型壓電薄膜振動傳感器的長度為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，當射頻（RF）能量棒放置在位于身體內部的傳感器附近時，將向傳感器供電。然后，傳感器將記錄患者測量結果，通過RF鏈路將數據發(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例子是腹主動脈瘤手術過程，其中植入的傳感器可以監(jiān)測手術位置處的壓力泄漏。
導管和身體腔的傳感器
可通過切口插入的傳感器（通常位于導管尖端）的要求不如植入物那么重要，但仍需要FDA批準。根據外科手術程序，這些傳感器需要運行幾分鐘長達幾個小時，并且可以通過外部電源供電。導管尖端處的一對匹配的熱敏電阻可以被引導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。當用冷流體沖洗時，第一傳感器被冷卻超過第二傳感器，因為血流加熱到達第二傳感器的流體。由于這兩個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，可以通過讀取兩個傳感器的電阻值的差異來計算血流量。這些熱敏電阻不需要外部電源。
導管消融傳感器
這些傳感器通過切口暫時插入。導管尖端包含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)送數據的能量，通常用于消融過程中以燒盡死組織。至關重要的是，導管尖端施加到目標組織的力不超過最大值，以避免任何穿透目標組織的可能性。TE的傳感技術有望提供一種三軸力傳感系統，能夠同時測量所有三個維度的組織接觸力。
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。這種方法比傳統皮帶更可靠，并且在關鍵情況下使用。這些傳感器可以內置其他功能，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。當嬰兒準備好交付時，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。這些溫度傳感器設計得小而堅固，并且覆蓋有柔軟的涂層材料，以保護患者器官的內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熱電偶，無論何時需要快速，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。兩種金屬產生一個小的獨特電壓，可以用熱電偶溫度計測量和解釋。不同的金屬是單獨絕緣的，并且存在外涂層以保持緊密的雙線結構（根據ANSI MC96.1-1982認證）。TE的微型熱電偶僅使用生物相容材料構建，因此適用于醫(yī)療應用。
暴露于流體的外部傳感器
有幾個一次性傳感器，傳感器位于身體外部，盡管體液與身體接觸。其中一個例子是一次性血壓傳感器（DPS）。這些傳感器用于外科手術和重癥監(jiān)護病房（ICU），以持續(xù)監(jiān)測患者的血壓。這是在手術或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，鹽水溶液用作介質以使球囊膨脹和收縮。在該應用中，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致患者嚴重并發(fā)癥。
醫(yī)療設備制造商和傳感器專家可以通過合作創(chuàng)造先進技術。
用于醫(yī)療應用的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
用于遠程手術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，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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