
(文章来源:温森传感)
近年来,针对不同疾病和创伤患者开发的传感器不计其数,而现代创新医疗器械产品的背后,大多离不开传感器的贡献。相对于中医讲究的“望、嗅、问、感”,在现代医学中,传感器很大程度上充当了医生的感觉器官,将定性的感觉拓展为定量的检测,是医疗设备的关键器件。
在医学领域,传感器种类繁多,用途不同,根据不同的分类标准也有不同的分类。一般的医用传感器按应用形式分为:植入式传感器、暂时植入体腔(或切口)内的传感器、体外传感器、体外装置用传感器。根据检测的类型,有位移传感器、流量传感器、温度传感器、速度传感器、压力传感器、图像传感器等。
根据工作原理,主要分为:物理传感器、生物传感器、化学传感器和生物电极传感器。随着医用传感器技术的发展,医用传感器技术有两个发展方向,一是传感器本身的研发,二是传感器与计算机信息技术的系统化研发。
其中,传感器本身的研发有两个分支,一个是传感器的基础研究,即研究传感器所需的新技术和原理。近年来,医用传感器产品的发展越来越热,将传感器技术应用到医疗器械产品领域也越来越流行。一时间,可穿戴、人工智能AI、手术机器人等创新医疗产品层出不穷。
现代医学传感器技术摆脱了传统医学传感器体积大、性能差的技术缺点,形成了智能化、小型化、多参数、远程控制、无创检测等新的发展方向。
医用传感器的发展一直是制约高端先进医疗设备发展的关键技术之一,也是推动医疗发展的主要动力之一。传感器核心的价值在于数据采集,其次是高精度。医学传感器作为传感器的一个重要分支,其设计和应用必须考虑人为因素的影响,生物信号的特殊性和复杂性,以及生物医学传感器的生物相容性、可靠性和安全性。
医用传感器的主要技术要求:传感器本身具有良好的技术性能,如灵敏度、线性度、迟滞、重复性、频率响应范围、信噪比、温度漂移、零点漂移、灵敏度漂移等。传感器的形状和结构要与被检测部位的解剖结构相适应,使用时对被检测组织的损伤要小。传感器对被测对象影响小,不会给生理活动带来负担,不会干扰正常的生理功能。传感器应足够坚固,以防止其在被引入待测部件时脱落并被损坏。
传感器应与人体有足够的电绝缘,以确保人体安全。传感器进入人体后,能适应生物体内的化学作用,与生物体内的化学成分相容,不易被腐蚀,对人体无不良刺激,无毒。当传感器进入血液或长时间埋在体内时,应该不会引起血液凝固。传感器在结构上要易于操作、易于维护、易于消毒。相关医疗专业人士表示,医疗器械的故障率不应超过万分之一,而医用传感器作为各种医疗器械的核心部分,对性能要求更为严格。
就拿最近各国都在抢购的换气扇来说吧。一台总重不到1.5公斤的呼吸机,涉及100多种零配件,其中最重要的核心硬件是电机,另一个是传感器。比如呼吸机中使用时间最长的流量传感器,它的性能将直接影响呼吸机参数的准确性和可靠性。
医用传感器的应用大大降低了人力成本,有效降低了出错率,提高了疾病诊断的可靠性和准确性。在临床医学上主要用于以下几个方面:为诊断提供生物信息,如心音、血压、脉搏、血流、呼吸、体温等信息,用于临床诊断和医学研究。例如,在心脏手术之前检测心内压力;心血管疾病基础研究中检测血液粘度和血脂含量。
临床监测:长时间连续测量一些参数,监测这些参数是否在规定范围内,以便了解患者的恢复过程,出现异常时及时报警。例如,患者需要在手术前后持续监测体温、脉搏、血压、呼吸、心电图等生理参数。
人体控制:利用监测到的生理参数来控制人体的生理过程。比如自动呼吸机,利用传感器检测病人的呼吸信号来控制呼吸机的动作,使人与正常呼吸同步;再比如电子假肢,利用测得的肌电信号来控制人体假肢的运动;另一个例子是在心肺转流期间对血流和血压的控制。这一特性广泛应用于康复机器人领域。
临床检查:除了直接从人体收集信息外,临床诊断信息往往从各种体液(血液、尿液、唾液等)的样本中获得。).这类信息被称为生化检验信息,是利用化学传感器和生物传感器获得的,是诊断各种疾病必不可少的依据。) (









