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医用传感器的选择

基于传感器的监测在人口老龄化中越来越受欢迎。以下是如何选择适合您的应用和参数的医用传感器。

基于医用传感器的监测在人口老龄化中越来越受欢迎。以下是如何选择适合您的应用和参数的医用传感器

随着人口的不断增长和老龄化,患者自动监测系统正变得越来越流行。除了低成本之外,它们的受欢迎程度源于既一致又可重复。此类传感器镶嵌监测仪器也是多功能的,因为它们可以在医院和家中使用。如果清楚地理解应用和需要监控的参数,则医用传感器的选择可以很简单。最复杂的传感器是植入式,其次是导管中使用的传感器(通过切口)和体腔中使用的传感器,外部但与体液接触的传感器和用于外部应用的传感器。


可植入传感器

可植入传感器需要小巧,轻便,并且与体重兼容,并且需要非常小的功率来操作。最重要的是,它们不能随着时间的推移而腐烂。由于它们是III类医疗设备,因此它们自动要求FDA批准。植入式传感器在开始生产之前通常需要两到四年的时间用于开发和实施。通常,它们更昂贵并且需要专科医生通过手术植入它们。功率要求是可植入传感器的主要挑战之一。能够在没有功率的情况下运行的传感器是理想的,但这些在市场上很少见且很少见。压电聚合物传感器非常适合振动检测,因为它们小巧,可靠,耐用且不需要电力。这种传感器可用于监测患者活动的起搏器。


可植入医用传感器
可植入医用传感器

这款压电传感器采用微小悬臂梁的形状,一端附着重物,随着身体运动而翻转。每次患者移动时,传感器都会发出信号。以起搏器为例,起搏器接收此信号并以所需速度使心跳加速。传感器可以区分各种活动,例如步行,跑步或其他身体活动。例如,如果患者正在休息,则信号将为零并且起搏器将以最小的速率使心脏搏动。以这种方式,传感器信号与活动水平成比例。微型压电薄膜振动传感器的长度为15/100英寸,包括容纳它的起搏器。植入的传感器也可以由外部电源供电。例如,当射频(RF)能量棒放置在位于身体内部的传感器附近时,将向传感器供电。然后,传感器将记录患者测量结果,通过RF链路将数据发送回魔杖,然后返回休眠状态。以这种方式使用植入传感器的另一个例子是腹主动脉瘤术后过程,其中植入的传感器可以监测手术位置处的压力泄漏。

导管和身体腔的传感器

可通过切口插入的传感器(通常位于导管尖端)的要求不如植入物那么重要,但仍需要FDA批准。根据外科手术程序,这些传感器需要运行几分钟长达几个小时,并且可以通过外部电源供电。导管尖端处的一对匹配的热敏电阻可以被引导到心脏的不同位置以测量血流。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,第一传感器被冷却的时间超过第二传感器,因为血流加热到达第二传感器的流体。由于这两个温度传感器之间的距离是已知的,其中流体的温度和体积受到控制,可以通过读取两个传感器的电阻值的差异来计算血流量。这些热敏电阻不需要外部电源。
导管和体腔医用传感器
导管和体腔医用传感器

导管消融传感器

这些传感器通过切口暂时插入。导管尖端包含RF能量源和力载荷传感器。RF能量,如与植入式传感器一起用于发送数据的RF能量,通常用于消融过程中以烧尽死组织。至关重要的是,导管尖端施加到目标组织的力不超过最大值,以避免任何穿透目标组织的可能性。TE的传感技术有望提供一种三轴力传感系统,能够同时测量所有三个维度的组织接触力。

基于硅MEMS的一次性压力传感器

这些用于宫内压(IUP)传感器,以测量分娩时的收缩压力和频率。这种方法比传统皮带更可靠,并且在关键情况下使用。这些传感器可以内置其他功能,例如羊膜液输注和提取。这些传感器通过子宫插入并存在于羊膜囊中。当婴儿准备好交付时,传感器被取出。

体腔传感器

这些传感器包括测量体温的口腔和直肠探针。这些温度传感器设计得小而坚固,并且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受到损坏。

微型热电偶传感器

这些传感器是灵活的精密热量计热电偶,无论何时需要快速,准确的温度测量。热电偶由两种不同的金属组成,一端连接在一起。两种金属产生一个小的独特电压,可以用热电偶温度计测量和解释。不同的金属是单独绝缘的,并且存在外涂层以保持紧密的双线结构(根据ANSI MC96.1-1982认证)。TE的微型热电偶仅使用生物相容材料构建,使其适用于医疗应用。

暴露于流体的外部传感器

有几个一次性传感器,传感器位于身体外部,尽管体液与身体接触。其中一个例子是一次性血压传感器(DPS)。这些传感器用于外科手术和重症监护病房(ICU),以持续监测患者的血压。这是在手术或ICU中测量血压的可靠方法。然后通过将一次性血压传感器插入监视器来记录患者的信息简档。这些传感器需要每24小时更换一次,以避免污染。另一种与药物和体液接触的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水溶液接触,盐水溶液用作介质以使球囊膨胀和收缩。在该应用中,压力传感器监测施加的压力,该压力使球囊膨胀/收缩并且需要承受超过200psi的压力。如果施加太大的压力,则球囊可能破裂并导致患者严重并发症。

医疗设备制造商和传感器专家可以通过合作创造先进技术。

用于医疗应用的传感器

1.用于检测闭塞的输液泵的力传感器(管堵塞)

2.注射泵中的磁阻传感器可检测流速,空注射器和闭塞

3.用于远程手术工具定位的串锅位置传感器和用于X射线/ CT扫描的病床定位

4.极小的基于MEMS的加速度计,用于测量帕金森病患者的震颤

5.用于睡眠呼吸暂停研究的压电(和热电)传感器

6.压电薄膜发射器/接收器检测输液泵/注射泵中是否存在气泡

7.MEMS和基于称重传感器的传感器,用于保护氧气和监测氧气罐水平

8.NTC温度传感器测量皮肤/体温

9.基于MEMS的压力传感器,用于袖带血压传感器套件

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