医疗传感器在现代医学中的应用.pdfVIP

随着人口数量的不断增长、人口老龄化的加重，人们需要大量的现代医学奇

迹。为了保持这种势头，越来越多的人开始寻求医疗帮助，这就需要在减少手工

劳动者和人为失误的同时提高医疗器械的可靠性和自动化处理。为了使智能器械

达到安全可靠、自动化处理的目标，应该配备传感器。传感器已被广泛用于外科

手术设备、加护病房、医院疗养和家庭护理中。已经有很多可与医疗器械结合

使用的传感器在市面上出售。

在医疗设备制造商和传感器专家的携手合作下，更多尖端的科学技术将会被

创造出来。如果很好地理解了需控制的用途和参数，那么选择一个传感器就变得

很简单。最复杂的传感器是植入式传感器，其次是用于导管中的传感器（通过

切割的方法）、用于身体空腔中的传感器、用于身体外部但是却和体液相接触的

传感器，以及外用传感器。在本文中，我将介绍应用于上述所有用途的传感器的

详细说明，并给出一些当前正在使用的设备范例。植入式传感器植入式传感器

应当体积小，重量轻，并且和身体兼容，同时还要求其功率非常小。更重要的是，

它们不能随着时间的推移而衰变。

由于这类传感器属于第Ⅲ类医疗器械，因此需要有食品及药物管理局（FDA）

的批准才能使用。一般来讲，这类传感器价格非常昂贵，而且需要专家做外科手

术进行移植。对功率的要求是植入式传感器正常工作所面临的主要挑战之一。

不需要功率就能发挥作用的传感器是最完美的，可是市场尚没有这种传感器出

售。压电聚合传感器体积小，可靠性高，不需要外部动力而且能长时间持续工作。

这类传感器可应用于监视病人活动的心脏起搏器。压电式传感器是一个很

小的悬臂，悬臂的重量集中于一端且随着人体的运动而跳动。每当病人运动时，

传感器就会产生一个信号。心脏起搏器接收到这些信号，然后使心脏也相应的

博动。如果病人在休息，信号为零，则心脏起搏器会使心脏以正常频率博动，例

如大约70次\分钟。传感器能区分出各种活动，例如走路、跑步、或是其他身

体活动。

传感器的输出和运动量成正比。图1和图2所示的即为一个被嵌入在一个心

脏起搏器中的小型化压电薄膜振动传感器，该传感器的长度为15\100英寸。利

用外部能源给已植入的传感器提供动力，还有其他的方法。假如人体某部位已被

植入一个特别设计的传感器，那么当将一个射频能量束靠近该部位时，该传感器

即被激活，开始工作，并通过射频链路将所得数据发回给探测器，然后再重新进

入睡眠状态。

使用一个带有天线的传感器和一个异频雷达收发机来完成这项功能。举个

例子，由于腹部长了一个大动脉瘤，要求切除一部分脆弱的动脉，用人工合成的

管状器官来替代。这时，可以在手术的过程中植入一个传感器，用来监视手术部

位的压力泄漏。“临时性”插入传感器这类传感器要求能够通过切口插入体内（典

型的方式是通过导管插入）。和植入式传感器相比，这种传感器的危险性不高。

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