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传感器在医学领域的发展应用

俞冰;张晓霞;张宇雪;王列震;陈鑫;林晓雷

【摘要】随着科学技术的不断提高,传感器技术不断获得突破性进展,关于人类医学

领域的传感器应用也得到了空前的进步.本文就国内外对于高血压、心脏病、糖尿

病及癌症等疾病的传感器新发展做了探析.

【期刊名称】《中国医疗器械信息》

【年(卷),期】2017(023)015

【总页数】2页(P17-18)

【关键词】传感器;医学疾病;发展应用

【作者】俞冰;张晓霞;张宇雪;王列震;陈鑫;林晓雷

【作者单位】温州医科大学眼视光学院、生物医学工程学院浙江温州325000;温

州医科大学眼视光学院、生物医学工程学院浙江温州325000;温州医科大学眼视

光学院、生物医学工程学院浙江温州325000;温州医科大学眼视光学院、生物医

学工程学院浙江温州325000;温州医科大学眼视光学院、生物医学工程学院浙江

温州325000;温州医科大学眼视光学院、生物医学工程学院浙江温州325000

【正文语种】中文

【中图分类】R197.39

19世纪以前，天花、霍乱、鼠疫、白喉等由病原菌引起的传染病引起人们的恐慌；

20世纪中期，贫血、胃溃疡、生长缓慢等慢性疾病严重威胁人类生命；20世纪末

至21世纪，高血压、心脏病、糖尿病、结石病、癌症、艾滋病等现代文明病尚未

找到最佳治愈方式。人类与疾病的斗争从未停止。医用传感器是应用于生物医学工

程领域的传感器，是把人体的生理信息转换成为与之有确定函数关系的电信息的医

学器材。随着生物医学工程学科的发展，传感器成为了各种医疗手段必不可少的核

心技术之一。本文围绕医用传感器在一些特定疾病治疗中的发展与应用做一综述。

传感器的发展过程大致分为三个阶段。第一阶段是结构型传感器。这种类型的传感

器是以结构为基础，将生物信号转化为某些物理量的改变（例如长度、形状等），

再将其转化为可进行处理分析的电信号。例如电容式压力传感器，它是根据电容间

隙的变化导致电容值的变化，从而实现对压力的测量。再例如电阻应变式传感器，

它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来实现对压力的测量的。第二阶段主

要以固体传感器为代表，在70逐渐发展起来。这种传感器由半导体电介质、磁性

材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成的。第三阶段是80年代刚刚发展

起来的智能传感器，它具有信息处理的功能并且自带微处理机，具有采集、处理、

交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。与一般传感器相比，

智能传感器具有自己独特的优势，例如：通过软件技术可实现高精度的信息采集，

而且成本低；具有一定的编程自动化能力；功能多样化等。90年代智能化测量技

术有了进一步的提高，在传感器一级水平实现智能化，使其具有自诊断功能记忆功

能、多参量测量功能以及联网通信功能等[1]。近年来，传感器正由传统型向新型

传感器转型。微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化是新型传感器

的特点，它有利于改造传统产业，并可引导建立新型工业。

血压测量常分为有创和无创两大类。①有创血压测量临床上主要采用导管术的方法。

先通过穿刺，将导管置于被测部位的血管内，血管内的压力通过导管内的液体传递

到外部的压力传感器上，传感器的一端接检测仪，另一端连接自动冲洗装置，然后

通过特定的计算方法，就可以将动脉压力值显示在检测仪上[2]。②无创血压测量

的方法有很多，最主要的一种方法是通过外部加压阻断动脉，对脉搏的变化或血流

的变化进行分析处理获得血压值，其中可分为柯氏音法、超声法、测振法等。

近年来穿戴式血压测量仪器层出不穷。FerreiraMarquesFA等研究设计的穿戴式

心电血压监测系统，可以连续记录人体的血压和心电。

对心电信号的检测已成为长时间家庭监护中应对老龄化社会医疗方式转变的重要问

题[3]。现今新基于容性耦合原理所完成的电容式非接触心电传感器的设计，降低

了运动伪迹的影响，完成了噪声屏蔽，优化了滤波结构[4]。心脏生理功能人体心

电的关系密切，心电图波形可以将丰富的心脏及其神经系统活动信息表示出来，在

心脏疾病的治疗、诊断和预防等方面起着广泛的应用。心电诊断方法是心血管疾病

诊断中一种十分重要的方法，对心房、心室肥大，辅助诊断心肌梗死、心肌炎等疾

病均有很高的价值。

目前较广泛使用的植入血糖检测仪都属于微创，即将细针状传感器探头直接刺入皮

下，基座和数据部分固定在皮肤上。经过数十年的研究，在血糖仪的探索获得了一

定的结果[5]。可以通过无创伤或极微小的创伤直接检测体液