传感器在现代医学科技领域中的应用特点及发展趋势
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
K
传感器的分类 传感器的分类方法有很多种,用得较多的分类方法有两
种。 一是按外部输入信号变换为电信号的效应分类, 据此可分 为物理传感器、 化学传感器、 生物传感器; 二是按输出量分类, 据此可分为位移传感器、 速度传感器、 力矩传感器、 压力传感 器、 真空传感器、 温度传感器、 湿度传感器、 流量传感器、 浓度 传感器、 粘度传感器、 气敏传感器、 光敏传感器、 磁敏传感器、 光纤传感器、 超声波传感器等, 所以说传感器的应用既广泛又 普及, 具有广阔的应用前景。 医用传感器在医学科技领域中的应用随处可见。过去收 集病人的信息主要依靠医生的感官, 通过望、 闻、 问、 切和简单 开发了大量 检查来诊断, "# 世纪 K# 年代开始建立的医学工程, 高性能的医学仪器设备, 替代和延伸了医生的感官, 随着大量 先进的高科技医学仪器设备在临床医学中的广泛应用,提高 了整体医疗诊断和治疗水平,恰恰是医用传感器担当了现代 医疗仪器设备的“ 耳目” 。由于医用传感器种类繁多、 功能各 异, 所以它也遵循一定的分类原则, 根据对人体采样方式的不 同, 分为体内和体外两类传感器; 按检查目的的不同分为生理 功能( 循环、 呼吸等) 、 临床化学、 形态学等; 按诊疗目的又分为 一般检查、 预防和监视等。总之, 由于不同的用途, 不同的目 的, 不同的出发点, 可有不同的分类方法。
电气化学传感器。 临床化学分析多采用光传感器, 但试 中。 ( () 剂与试样须经一定时间才起反应。而电气化学测定则快速简 便得多, 而且可用于多种物质测定, 又可做到非接触测定。特 别是离子选择性电极和生物传感器得到了更大发展。
!"*
在其它现代医学仪器设备中的应用 传感器在现代医学仪器设备中无所不在,除了以上介绍
述
% &’ &( ) * ( &, &.
代化的高科技仪器设备几乎都离不开传感器。它在航天、 航 空、 科研、 工农业、 生物、 医学、 交通运输、 新材料、 新能源、 海洋 科学、 军事遥感、 机器人等领域都发挥着重要作用, 应用十分 广泛,尤其是医学科技领域的产业革命与传感器技术的发展 息息相关。 在医学仪器设备中传感器主要有以下几种用途, 一 是对生物体进行检查,以便深入了解人体生理功能或进行正 确诊断; 二是监护, 即测定人体生理参数是否处于规定的范围 内, 以便观察病人康复过程或在出现异常时能及时报警; 三是 控制, 即利用检测到的人体生理参数去控制生理过程。
理以及电源部分做在同一个基片上,从而使检测及信号处理 一体化。这类传感器就是利用某些固体材料的物理性变化来 实现信息直接变换, 与一般传感器相比, 具有结构简单, 重量 轻, 体积小, 响应速度快, 稳定性好等特点。 此外, 目前还出现了一种将文字、 图形、 物体等具有二维 分布的光学图像转换成电信号,或者将电信号转换成光学图 像的显示器件, 它们都是利用光的转换原理组成网状结构。
在 &’ 机中的应用
*"%
向集成化、 多功能化发展 随着半导体技术的发展,现在已经把敏感元件与信号处
* 光 !+ 机在图像诊断领域内的巨大技术影响是众所 周 知
常 用 于*光 的 检 测 器 的, 目 前 正 围 绕 心 脏 区*光 检 测 器 攻 关 , 形式有: 闪烁检测器。这是光电子倍增管或光二极管组合而 ( ,) 氙气检测器。转动式 成, 使 !+装置的检测效率大大提高。( () 宜于采用从放电电 *光 !+ 需要配备 -../0.. 个密接的检测器, 流直接获取信 息 的 *1 气 检 测 器 , 它是用多个平行板电极连接 起来, 封 入 ,./(. 个 大 气 压 *1 气 后 制 成 , 对*光 的 灵 敏 度 相 当 半导体检测器。目前正研究用 )2、 高。( -) !"34、 567(等作检测 材料, 但由于其对 * 光检测效率不高, 还需进一步完善。
件, 涉及到医学科技领域的方方面面, 对提高医学仪器设备的质量将起到决定性作用, 而传感器技术的发展将势必推 动和促进现代医学科技的发展, 应用前景十分广阔。 关键词 传感器; 医学应用; 发展趋势 文献标识码: 中图分类号: AC"$" D 文章编号: $##NMHHKH ( "##N ) #OM##"PM#N
?
传感器的定义及其组成 所谓传感器, 按照国标 I&JKKLMHJ 定义为: 感受规 定 的 被 测量,并按照一定的规律转换成可用输出 信号的器件或装置。该装置通常由敏感元 件和转换元件组成。敏感元件是指传感器 中能直接感受( 或响应) 被测量的部分; 转 换元件是指传感器中敏感元件感受 ( 或响
L
!"#$%&’$
:-.7* 5( *.*,51’,-. /’;0-.< =5 ,-0 >* 7/*+ 5( ’)41(:* 56* ?7-.’53 (@ 56* )*+’,-. ’0/517)*05 ’0 -.)(/5 -.. +()-’0/< A6* +*:*.(4)*05 (@ >’()*+’,-. /*0/(1 5*,60(.(;3 9’.. ;1*-5.3 ’)41(:* )(+*10 )*+’,’0* -0+ 4*1’46*1-. 5*,60(.(;3< ()*+,%-# /*0/(1B )*+’,-. -44.’,-5’(0B +*:*.(4’0; 51*0+ A
综
述
9 :; :< % = < :> ? :@
传感器在现代医学科技领域中的应用特点及发展趋势
余 奎 林国庆 曲 哲 齐建平
辽阳市
孙宝军
$$$###%
徐正伟
!解放军第 "#$ 医院
摘要
生物医学传感器是将医学 生 理 参 数 转 换 成 电 学 量 的 装 置 , 在 现 代 医 学 仪 器 设 备 中 是 必 不 可 少 的 一 个 关 键 部
病人入院: 先按照床头卡上的项目填好病人相关信 ( *) 息, 遵医嘱做好隔离标记, 插入多功能床头牌的左侧, 则病人 的相关信息即可显露出来; 转动护理标记转盘, 按医嘱选择出 所需护理级别; 转动饮食标记转盘, 按医嘱选择出该病人所需 饮食标记; 根据药物过敏试验结果, 转动指针使之指向其过敏 的药物, 将该床头牌置于床头袋内即操作完毕。 若住院期间更 换饮食、 护理或隔离标记, 按上述方法转动转盘选择出所需标 记即可。 或死亡) ;先拔出床头 ( /) 病 人 出 院 、 转 院 、 转 科 ( 卡,再将各种标记转至缺口位置,药物过敏标记指针向下, 此时床头牌上信息为空白。床头牌可仍放于床头袋中或取出 统一存放。
!"!
在临床化学检验中的应用 光学传感器 。临床化验最稳定的物理方法就是采用 ( ,)
光学检验。光学传感器普遍使用于电子显微镜和各种内窥镜
+!! 下转第 !% 页 !! )
!"
!"" # 年第 $ 期・ 医疗卫生装备
技术革新
%&’ ( ) * ’ + , . &) / 0 + %* /)
项目的基础上, 增加了医院名称、 主管护士、 主管医生及 /0 多 种饮食标记等内容。经临床使用效果良好, 见图 / 。现介绍如 下:
%&&’()*+(,-. *-/./010’,&(-2.+30-/.,4. 50-5,3.(-. +60./,7*(-. ,4. 7,/03-. 70/()*’. 5)(0-)0. *-/.+0)6-,’,28
!" #$%& ’() *$+,-%./& 0" 123& 0( 4%5.,6%./& 7") 85+,9$.& :" 123./,;3% <)=> ?@A B+C6%D5E +F G’H& ’%5+I5./ AAA@@@J &’()*+’,-. /*0/(1 ’/ - 2*3 ,()4(0*05 5( 56* )(+*10 )*+’,-. ’0/517)*058 96’,6 ,-0 ,(0:*15 463/’(.(;’,-.
!
医用传感器在现代医学领域中的应用 医用传感器在现代医学领域中得到了广泛应用,涉及到
现代医学仪器设备的方方面面, 尤其是在图像处理、 临床化学 检验、 生命体征参数的监护监测、 呼吸、 神经、 心血管疾病的诊 断与治疗等, 使用传感器十分普及, 以致于使传感器在现代医 学仪器设备中无所不在。
*
传感器技术的发展趋势展望 传感器在医学领域中的使用,都有赖于设计和制造出各
!"#
在 $ 光诊断装置中的应用 为了增大感光胶片的灵敏度,很早就用上了放在胶片前
式各样的高性能传感器, 从当前高新技术的发展趋势来看, 传 感器技术的发展方向主要在以下几个方面。
后的增减纸, 其性能由发光效率、 胶片和发光光谱的匹配性、 要 颗粒性、 鲜明度、 对比度等确定。目前都采用 !"#$%为原料, 达到高灵敏度须采用 &’($() 等稀土类荧光物质的增减纸。 能获得较高分 近年来采用 * 光荧光倍增管构成 * 光电视, 加上各种图像处理技 辨率的直视图像, * 射线信 息 的 数 字 化 , 术, 已使 * 射线诊断能力大大提高。
概述 随着现代医学科技的发展,尤其是电子技术、计算机技 术、 数字信号处理技术的不断发展, 带动和促进了相关科学技 术的飞速发展, 医学科技的发展更是如此。 现代医学电子技术 的迅速发展,使许多先进的高科技电子产品被广泛地应用到 医学科技领域。 相应产生了各类高科技医学电子产品, 如立体 多 层 螺 旋 GA、 彩色多普 定向 全 身 伽 玛 刀 治 疗 系 统 、 CDA、 EF=、 勒超声诊断仪、 大型自动生化分析仪、 腔镜手术治疗系统、 医 学图象处理及传输系统等,被广泛用于医学科技领域中的传 感器技术就是一个非常典型的实例。医学传感器作为拾取生 命体征信息的“ 五官” , 它的作用日益显著, 并得到了广泛应 用, 而且由于传感器技术的发展, 推动和促进了医学科技领域 的发展。 当今社会的发展, 就是信息社会的发展。为了发展, 就必 须获取相关信息。 作为医学科技领域的发展, 就离不开传感器 美国就认为世界已进入传感 技术的发展, 早在 "# 世纪 H# 年代, 器时代; 日本将传感器技术列为十大技术之首; 我国也将传感 器技术列为国家“ 八五” 重点科技攻关项目。 由此可见, 传感器 技术将在医学科技领域得到飞速发展。 应) 的被测量, 转换成适于传感和测量的电信号的部分。
可诊断恶性肿瘤, 检查内脏器官的功能或病变, 射线检测探头 闪烁器与 9:+的组合。 主要用( 8"7)
!")
在超声波诊断装置中的应用 将装有压电振子的探头加上脉冲电压产生超声脉冲波。
根据被检对象中,声阻抗的不同和物体交界面的反射波束确 定被测形状或机能。 过去的超声波束扫描采取低速手动式, 现 在用机械电子式高速扫描, 可得到实体断层图像。
*"#
向量子化拓广 传感器的检测技术正在迅速延伸,如利用核磁共振
吸收的磁传感器, 利 用 约 瑟 夫 逊 效 应 的 所 谓 )<$+$ 磁 ( 8:; ) 传感器, 能测出其十分之一的微弱场强, 利用约瑟夫逊效应热 这些都是量子力学发展 噪Fra Baidu bibliotek温度计, 可测出 .=....,> 的低温, 成果。
!"%
*"(
向智能化方向发展 自微型机问世以来, 随着计算机技术的不断发, 使用的不
!"(
在核医学诊断装置中的应用 将放射性同位素引入人体内,在体外测量放出的 ! 射线,
断普及, 微型机已逐步应用到测量技术中, 使传感器和测量仪 器朝着智能化方向发展,使传统的传感器和测量仪变成智能 化装置, 从而大大地扩大了使用功能, 并提高了测量精度, 应 用智能化传感器技术的现代医学仪器设备具有许多显著特 点。 数据自动处理功能。在自能化传感器中, 它不仅能对 ( ,) 各种被测参数进行测量, 而且能够根据已知被测参数, 求出其 它未知参数, 并能实现自动调零、 自动平衡、 自动补偿、 自选量 程等功能。例如在带有温度、 压力自动化补偿的流量计中, 当 被测介质的温度及压力变化时,能够根据一定的公式计算出 修正值, 并进而修正流量值, 这样可以提高测量精度。所以数 自诊断功能。自诊断功能是智能化传 据可做到随时处理。( () 感器独特的功能, 它可以通过软件
的几个方面外, 它还应用到许多现代医学仪器设备中, 如呼吸 测量和治疗仪器、 血液透析装置、 多参数监护仪器、 高压氧舱、 高压灭菌器、 心脏电传导系统测量仪器、 神经系统测量仪器、 心血管系统治疗装置等, 在此就不一一列举。总之, 医用传感 器在现代医学领域中的应用将越来越广泛和深入,它的发展 也将促进和推动 (, 世纪医学科技水平的发展。
医学传感器的主要用途及应用范围 传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础,是现
代化科技的开路先锋, 是当今世界极其重要的高科技, 一切现
作者简介: 余奎, 主管技师, 主要从事医疗设备的维修、 管理及医学计量工作; 林国庆, 副主任技师, 器材科主任。
!""# 年第 $ 期 ・ 医疗卫生装备
!"
综