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用于医疗监视的传感器

来源:仪器仪表网发布时间:2020.03.14 0:00:27 阅读:238

随着人口的不断增长和老龄化,患者自动监视系统变得越来越受欢迎。它们的流行不仅源于低成本,而且具有一致性和可重复性。此类别中的带有传感器的监视设备也用途广泛,因为它们既可以用于医院,也可以在家中使用。

下面我们一起来了解在患者自动监视系统中,可以应用哪些高科技传感器,来帮助我们应对未来老龄化社会产生的问题。

1、可植入传感器

植入式传感器必须小巧,轻便,并与体重兼容,并且只需要很少的功率即可操作。最重要的是,它们一定不能随时间衰减。由于它们是III类医疗设备,因此它们自动需要FDA批准。

植入式传感器在进入生产之前通常需要两到四年的开发和实施时间。通常,它们更昂贵,并且需要专家手术植入它们。功率要求是植入式传感器的主要挑战之一,因此,可以在没有电源的情况下运行的传感器是理想的选择,但这种传感器在市场上很少见。

例如,压电聚合物传感器,就是无须电源即能运行的传感器之一。它体积小,可靠,耐用且不需要电源,因此非常适合振动检测。这样的传感器可以用在监测患者活动的起搏器中。

压电聚合物传感器的形状是一个微小的悬臂梁,其一端附有重量,随着人体运动而下降。每次患者移动时,传感器都会产生信号。

以心脏起搏器为例,心脏起搏器随后会接收到该信号,并以所需的速度使心脏跳动。传感器可以区分各种活动,例如步行,跑步或其他身体活动。如果患者正在休息,则信号将为零,起搏器将以最小的速率使心脏跳动。这样,传感器信号与活动水平成正比。

微型压电薄膜振动传感器的长度为15/100英寸,包括装有它的起搏器。植入的传感器也可以由外部电源供电。例如,当射频(RF)能量棒放置在人体内部的传感器附近时,它将为传感器供电,然后,传感器将记录患者的测量结果,通过RF链接将数据传输回能量棒,然后返回休眠状态。以这种方式使用植入式传感器的另一个例子是腹主动脉后动脉瘤手术,其中植入式传感器可以监测手术位置的压力泄漏。

2、导管和身体腔中的传感器

相比植入人体的传感器,通过切口插入的传感器(通常在导管的尖端)的要求没有那么严格,但仍需获得FDA的批准。根据手术程序的不同,这些传感器需要运行几分钟到几小时,并且可以通过外部电源供电。

我们可以将导管末端的一对匹配的热敏电阻引导至心脏的不同位置,以测量血液流量。它们可以通过线圈加热或用冷流体冲洗以测量血液流速。当用冷流体冲洗时,第一个传感器比第二个传感器冷却得更多,因为血流加热了到达第二个传感器的流体。由于这两个温度传感器相距已知的距离,在该距离处可以控制流体的温度和体积,可以通过读取两个传感器的电阻值之差来计算血流量。这些热敏电阻不需要外部电源。

3、导管消融传感器

导管消融传感器是通过切口临时插入的,包含射频能量源和测力传感器。

射频能量(与可植入传感器用于发送数据的射频能量一样)经常用于消融过程中,以烧毁死组织。至关重要的是,导管尖端施加到目标组织的力不得超过最大值,以避免对目标组织穿孔的任何可能性。

4、一次性MEMS压力传感器

一次性MEMS压力传感器可用于子宫内压(IUP)传感器以测量分娩时的收缩压力和频率。该方法比常规皮带更可靠,并在紧急情况下使用。可以在这些传感器中内置其他功能,例如羊膜液输注和抽出。这些传感器通过子宫插入并驻留在羊膜囊中。当婴儿准备分娩时,传感器即被取出。

5、体腔传感器

体腔传感器包括测量体温的口腔和直肠探针。这些温度传感器被设计为小巧而坚固,并覆盖有柔软的涂层材料,以保护患者器官的内层免于因接触而遭受损坏。

6、微型热电偶传感器

微型热电偶传感器是灵活的细规热电偶,可在需要快速,准确的温度测量时使用。热电偶由两种不同的金属组成,一端连接在一起。两种金属产生一个很小的独特电压,可以通过热电偶温度计对其进行测量和解释。异种金属分别绝缘,并且存在保护层以保持紧密的双线构造。微型热电偶仅使用生物相容性材料制成,因此适用于医疗应用。

7、外部传感器

外部传感器属于一次性传感器,可通过体液与人体产生接触,但它们仍位于人体外部。

比如一次性血压传感器(DPS)。一次性血压传感器可用于外科手术程序和重症监护病房(ICU)中,以连续监测患者的血压。这是在手术或加护病房时测量血压的可靠方法,通过将一次性血压传感器插入监护仪中记录患者的信息概况。但要注意的是,需要每24小时更换一次,以避免污染。

与药物和体液接触的另一个传感器是用于血管成形术球囊充气的传感器。泵尖端的压力传感器将与盐溶液接触,该盐溶液用作使气球充气和放气的介质。在此应用中,压力传感器监控施加的使气球膨胀/收缩的压力,并且需要承受200psi以上的压力。如果施加的压力太大,气球可能会破裂并给患者带来严重的并发症。

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