隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,各種新技術(shù)開始在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到充分的運(yùn)用,例如醫(yī)用傳感器。
近年來,層出不窮的現(xiàn)代創(chuàng)新醫(yī)療器械產(chǎn)品,大大提高了患者的治療效率與治療效果,這一切的背后,都離不開醫(yī)用傳感器的功勞。而且醫(yī)用傳感器是生物醫(yī)學(xué)科學(xué)和技術(shù)的尖兵,它對生物醫(yī)學(xué)研究的正確結(jié)論起到了至關(guān)重要的地位。
醫(yī)用傳感器主要是將人體生理信號(hào)轉(zhuǎn)換成醫(yī)學(xué)電信號(hào),在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中,醫(yī)用傳感器實(shí)際上是代替了醫(yī)生的感覺器官并起到延伸作用,它已成為制約高水平先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)和信息社會(huì)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。
可以說,醫(yī)用傳感器技術(shù)的革新必將推動(dòng)現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)的更快發(fā)展。
一、什么是醫(yī)用傳感器?
醫(yī)用傳感器可以視為一套信息變換裝置,將人體的生理信息轉(zhuǎn)換成為與之有確定函數(shù)關(guān)系的電信息。
它是醫(yī)學(xué)儀器與人體之間的重要環(huán)節(jié),在醫(yī)療診斷、醫(yī)學(xué)儀器研制、醫(yī)學(xué)研究等諸多方面占有非常重要的地位,是一門十分綜合的科學(xué)和技術(shù)。
二、醫(yī)用傳感器的原理
人體生理信息分為電信息和非電信息兩大類,從分布來說有體內(nèi)的(如血壓等各類壓力),也有體表的(如心電等各類生物電)和體外的(如紅外、生物磁等)。
醫(yī)用傳感器是將物理量(機(jī)械量,力學(xué)量等)的變化轉(zhuǎn)化成電學(xué)量變化的一種裝置,一般由彈性元件、傳感元件和測量電路組成。
彈性元件是連接被測物體與傳感元件的橋梁,是醫(yī)用傳感器的關(guān)鍵部件,它的結(jié)構(gòu)形狀,材料,加工精度,熱處理工藝等都將影響傳感器性能。彈性元件的加工工藝對醫(yī)用傳感器性能影響很大,一般應(yīng)在粗加工之后經(jīng)過熱處理再進(jìn)行精加工,然后進(jìn)行專門的時(shí)效處理,以及為了提高彈性,減小機(jī)械滯后而進(jìn)行靜、動(dòng)加載處理。
在結(jié)構(gòu)方面,要求彈性元件只受到被測物理量的作用而盡量減小其它物理量的影響。彈性元件的材料應(yīng)有較高的強(qiáng)度和韌性,且彈性好,滯后小,疲勞極限高,有較好的淬透性。彈性元件的形狀按受力和變形分為懸臂梁、簡支梁、純彎曲型、拉壓桿、空心圓軸、圓環(huán)、園薄片和薄壁管等形狀,根據(jù)不同的用途可以選用不同的形式。
可以說,醫(yī)用傳感器是醫(yī)用生物醫(yī)學(xué)技術(shù)與工程技術(shù)的不斷發(fā)展與結(jié)合的產(chǎn)物。
三、醫(yī)用傳感器的分類
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,傳感器種類繁多,目的用途各異,基于不同的分類基準(zhǔn),有不同的分類。一般醫(yī)用傳感器的分類如下:
1、按應(yīng)用形式分類
植入式傳感器、暫時(shí)植入體腔(或切口)式傳感器、體外傳感器、用于外部設(shè)備的傳感器、可食用傳感器。
2、按檢測種類分類
位移傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、速度傳感器、壓力傳感器、圖像傳感器等。
3、按工作原理分類
按工作原理主要分為:物理傳感器、生物傳感器、化學(xué)傳感器、生物電極傳感器。
四、醫(yī)用傳感技術(shù)的基本要求及發(fā)展情況
醫(yī)用傳感器作為傳感器的一個(gè)重要分支,其設(shè)計(jì)與應(yīng)用必須考慮人體因素的影響,考慮生物信號(hào)的特殊性、復(fù)雜性,考慮生物醫(yī)學(xué)傳感器的生物相容性、可靠性、安全性。
相關(guān)醫(yī)療專業(yè)人士表示,醫(yī)療器械要求的故障率不能超過萬分之一,醫(yī)用傳感器作為各種醫(yī)療設(shè)備的核心部分,性能要求更是嚴(yán)格。
就拿最近各國都爭先搶購的呼吸機(jī)來說,一臺(tái)總重量不超過1.5公斤的呼吸機(jī),牽涉到的零配件超過100種,其中最重要的核心硬件一個(gè)是馬達(dá),另一個(gè)就是傳感器。比如呼吸機(jī)中應(yīng)用歷史最久的流量傳感器, 它的性能好壞會(huì)直接影響到呼吸機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
因此,醫(yī)用傳感器的主要技術(shù)要求有以下8個(gè)方面:
① 傳感器本身具有良好的技術(shù)性能,如靈敏度、線性、遲滯、重復(fù)性、頻率響應(yīng)范圍、信噪比、溫度漂移、零點(diǎn)漂移、靈敏度漂移等。