随着社会的不断发展,各种新技术开始在医学领域中得到充分的运用,例如医用传感器。
近年来,层出不穷的现代创新医疗器械产品,大大提高了患者的治疗效率与治疗效果,这一切的背后,都离不开医用传感器的功劳。而且医用传感器是生物医学科学和技术的尖兵,它对生物医学研究的正确结论起到了至关重要的地位。
医用传感器主要是将人体生理信号转换成医学电信号,在现代医学中,医用传感器实际上是代替了医生的感觉器官并起到延伸作用,它已成为制约高水平先进医疗设备发展的关键技术和信息社会的重要技术基础。
可以说,医用传感器技术的革新必将推动现代临床医学的更快发展。
一、什么是医用传感器?
医用传感器可以视为一套信息变换装置,将人体的生理信息转换成为与之有确定函数关系的电信息。
它是医学仪器与人体之间的重要环节,在医疗诊断、医学仪器研制、医学研究等诸多方面占有非常重要的地位,是一门十分综合的科学和技术。
二、医用传感器的原理
人体生理信息分为电信息和非电信息两大类,从分布来说有体内的(如血压等各类压力),也有体表的(如心电等各类生物电)和体外的(如红外、生物磁等)。
医用传感器是将物理量(机械量,力学量等)的变化转化成电学量变化的一种装置,一般由弹性元件、传感元件和测量电路组成。
弹性元件是连接被测物体与传感元件的桥梁,是医用传感器的关键部件,它的结构形状,材料,加工精度,热处理工艺等都将影响传感器性能。弹性元件的加工工艺对医用传感器性能影响很大,一般应在粗加工之后经过热处理再进行精加工,然后进行专门的时效处理,以及为了提高弹性,减小机械滞后而进行静、动加载处理。
在结构方面,要求弹性元件只受到被测物理量的作用而尽量减小其它物理量的影响。弹性元件的材料应有较高的强度和韧性,且弹性好,滞后小,疲劳极限高,有较好的淬透性。弹性元件的形状按受力和变形分为悬臂梁、简支梁、纯弯曲型、拉压杆、空心圆轴、圆环、园薄片和薄壁管等形状,根据不同的用途可以选用不同的形式。
可以说,医用传感器是医用生物医学技术与工程技术的不断发展与结合的产物。
三、医用传感器的分类
在医学领域,传感器种类繁多,目的用途各异,基于不同的分类基准,有不同的分类。一般医用传感器的分类如下:
1、按应用形式分类
植入式传感器、暂时植入体腔(或切口)式传感器、体外传感器、用于外部设备的传感器、可食用传感器。
2、按检测种类分类
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。
3、按工作原理分类
按工作原理主要分为:物理传感器、生物传感器、化学传感器、生物电极传感器。
四、医用传感技术的基本要求及发展情况
医用传感器作为传感器的一个重要分支,其设计与应用必须考虑人体因素的影响,考虑生物信号的特殊性、复杂性,考虑生物医学传感器的生物相容性、可靠性、安全性。
相关医疗专业人士表示,医疗器械要求的故障率不能超过万分之一,医用传感器作为各种医疗设备的核心部分,性能要求更是严格。
就拿最近各国都争先抢购的呼吸机来说,一台总重量不超过1.5公斤的呼吸机,牵涉到的零配件超过100种,其中最重要的核心硬件一个是马达,另一个就是传感器。比如呼吸机中应用历史最久的流量传感器, 它的性能好坏会直接影响到呼吸机参数的准确性和可靠性。
因此,医用传感器的主要技术要求有以下8个方面:
① 传感器本身具有良好的技术性能,如灵敏度、线性、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。