醫用感測器(生物醫學領域術語)

醫用感測器(生物醫學領域術語)

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醫用感測器是套用於生物醫學領域的那一部分感測器,是把人體的生理信息轉換成為與之有確定函式關係的電信息的變換裝置。

它所拾取的信息是人體的生理信息,而它的輸出常以電信號來表現。

基本介紹

  • 中文名:醫用感測器
  • 分類:化學感測器 等
  • 套用學科:生物醫學
  • 類型:感測器
原理,基本原則,分類,化學感測器,生物感測器,物理感測器,生物電電極感測器,視覺感測器,聽覺感測器,嗅覺感測器,用途,

原理

人體生理信息有電信息和非電信息兩大類,從分布來說有體內的(如血壓等各類壓力),也有體表的(如心電等各類生物電)和體外的(如紅外、生物磁等)。

基本原則

醫用感測器作為感測器的一個重要分支,其設計與套用必須考慮人體因素的影響,考慮生物信號的特殊性、複雜性,考慮生物醫學感測器的生物相容性、可靠性、安全性。
1感測器本身具有良好的技術性能,如靈敏度、線性、遲滯、重複性頻率回響範圍信噪比溫度漂移零點漂移、靈敏度漂移等。
2感測器的形狀和結構應與被檢測部位的解剖結構相適應,使用時,對被測組織的損害要小。
3感測器對被測對象的影響要小,不會對生理活動帶來負擔,不干擾正常生理功能。
4感測器要有足夠的牢固性,引進到待測部位時,不致脫落、損壞。
5感測器與人體要有足夠的電絕緣,以保證人體安全。
6感測器進入人體能適應生物體內的化學作用,與生物體內的化學成分相容,不易被腐蝕、對人體無不良刺激,並且無毒。
7感測器進入血液中或長期埋於體內,不應引起血凝。
8感測器應操作簡單、維護方便,結構上便於消毒。

分類

按照感測器的工作原理區分:

化學感測器

利用化學反應原理,把化學成分、濃度轉換成電信號

生物感測器

利用生物活性物質選擇性識別來測定生化物質

物理感測器

利用材料的物理變化
醫用感測器按工作原理分類,大致可分為:

生物電電極感測器

機體的各種生物電(心電、腦電、肌電、神經元放電等)
二、按照檢測的種類來區分
移感測器、流量感測器、溫度感測器、速度感測器、壓力感測器等。對於壓力感測器,包括有金屬應變片壓力感測器、半導體壓力感測器、電容壓力感測器等等所有能夠檢測壓力的感測器。對於溫度感測器,包括熱敏電阻、熱電偶、pn結溫度感測器等所有能夠檢測溫度的感測器。
三、根據感測器所能替代的人體感官對感測器進行分類的方法。
比如說:

視覺感測器

包括各種光學感測器以及其他能夠替代視覺功能的感測器;

聽覺感測器

包括各種拾吉器、壓電感測器、電容感測器以及其他能夠替代聽覺功能的感測器;

嗅覺感測器

包括各種氣體敏感感測器以及咒他能夠替代嗅覺功能的感測器。
這個分類方法有利於仿生感測器的開發。除了廣述列舉的常見感測器分類方法以外,還會根據感測器材料、感測器結構、能量轉換分式等多種分類方法,都具有各自的優點與局限性。

用途

檢測-檢測正常或異常生理參數。比如:先心病病人手術前須用血壓感測器測量心內壓力,估計缺陷程度。
監護-連續測定某些生理參數是否處於正常範圍,以便及時預報。在ICU病房,對危重病人的體溫、脈搏、血壓、呼吸、心電等進行連續監護的監護儀
控制-即利用檢測到的生理參數控制人體的生理過程。比如,用同步呼吸器搶救病人時,要檢測病人的呼吸信號,以此來控制呼吸器的動作與人體呼吸同步。
通常醫院中病人的護理都必須依靠護士不斷巡視病房,定時測量病人的體溫、血壓、腎功能等指標,十分費工費事,而且靈敏度、準確率也不高。隨著重組DNA技術、單克隆抗體技術以及計算機技術的並列發展,感測器與電子計算機結合,不僅可以超微量地檢測人體外的血樣、尿樣中的生化代謝物,而且已發展為不用抽血、抽體液直接可以測得人體內生化代謝物的變化情況,通過檢測傳染病的抗原、體激素含量、血清蛋白含量等等以診斷疾病。掌握糖尿病、癌症、中毒、病毒感染等各種疾病以及因懷孕而引起的生理變化情況。世界各國都在積極開發套用這項臨床診斷和檢測技術。
1987年美國卡迪夫大學工業中心的丹尼斯·史密斯博士也研製了一種植入人體後可以在心臟病發作和糖尿病昏迷前向病人或醫護人員發出告警的感測器。這種感測器可以根據病人體內生化代謝物的變化情況,及時提醒患者服用適當的藥物以防止病情惡化。
1991年,英國科研人員利用酶製成了一種新的分子感測器。這種感測器具有監測人或動物體內生理變化的能力。該感測器有助於醫護人員探測病人體內重要的化學物質,包括糖尿病人體內的葡萄糖含量和胃病患者的膽汁酸含量等。

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