醫(yī)療器械應(yīng)用中的傳感器

在醫(yī)療器械應(yīng)用中，一個(gè)很小的現(xiàn)場(chǎng)失效問(wèn)題就是關(guān)系到患者生命健康的重大事件。日新月異的傳感器技術(shù)可提供更高的可靠性，更長(zhǎng)的使用壽命以及更高的精確度，從而能為醫(yī)療器械種種關(guān)鍵的失效問(wèn)題提供解決方案。

如今，傳感器技術(shù)正在不斷地優(yōu)化其靈敏度、精確度、可靠性、穩(wěn)定性和時(shí)漂，并逐步廣泛應(yīng)用于各種醫(yī)療用的呼吸器械，輸液泵，胰島素泵，醫(yī)院診斷用的器械和多種監(jiān)護(hù)儀。傳感器的應(yīng)用能使病人在治療過(guò)程中感覺(jué)到更加舒適，器械的使用更加安全可靠，性能也更穩(wěn)定，同時(shí)也能大大地提高醫(yī)療器械的成本效益，降低污染風(fēng)險(xiǎn)和延長(zhǎng)使用壽命。

傳感器應(yīng)用于呼吸器械

傳感器應(yīng)用常見(jiàn)的呼吸器械包括麻醉機(jī)、睡眠呼吸機(jī)、制氧機(jī)和呼吸機(jī)。

傳感器應(yīng)用于麻醉機(jī)

麻醉機(jī)專(zhuān)用于輸送麻醉藥劑給病人，以減輕疼痛和其它不適感。連續(xù)式麻醉機(jī)可以不斷供應(yīng)正確無(wú)誤的醫(yī)療氣體（如空氣、氧氣、氧化亞氮）和濃度準(zhǔn)確的麻醉劑蒸汽（如異氟烷），將這些混合氣體以適宜的壓力和流量輸送給病人。

氣體流量傳感器（簡(jiǎn)稱(chēng)氣流傳感器）可以測(cè)量空氣、氧氣和氧化亞氮的流量，使供給病人的氣體成分合宜，符合醫(yī)生設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。輸送給病人的混合氣體能通過(guò)氣流傳感器進(jìn)行測(cè)量并顯示在麻醉機(jī)的屏幕上。

熱敏電阻元件溫度傳感器 由麻醉機(jī)送出的空氣如果溫/濕合宜，能使病人呼吸舒適，還可避免因吸入干冷空氣所引起的喉痛。因此，輸氣系統(tǒng)的溫度必須加以監(jiān)測(cè)和控制，以確保能提供溫度適宜的氣流。熱敏電阻元件溫度傳感器正是根據(jù)這種需要而設(shè)計(jì)的，它可直接安裝在空氣通道中來(lái)監(jiān)測(cè)空氣的溫度，傳感器和測(cè)量氣流溫度的微控制器配合可用來(lái)控制和調(diào)節(jié)氣流的溫度。

傳感器應(yīng)用于睡眠呼吸機(jī)

睡眠窒息癥是指在睡眠時(shí)重復(fù)發(fā)生呼吸中止?fàn)顩r的病癥，有時(shí)一夜間可能發(fā)生數(shù)百次，而且每次會(huì)持續(xù)一分鐘或一分鐘以上。若不及時(shí)醫(yī)治，則可能引起高血壓、心臟病或記憶力和體重等方面的問(wèn)題，或者因缺少安穩(wěn)睡眠而影響工作，甚至?xí)?dǎo)致駕車(chē)失誤造成車(chē)禍等。

解決睡眠窒息癥的主要方法之一就是利用正壓呼吸機(jī)。病人睡眠時(shí)，戴上一種特制面罩將一定壓力的空氣送入病人鼻孔，以避免發(fā)生窒息狀況。這種呼吸機(jī)有三種形式（按結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和價(jià)格高低排列）：

持續(xù)式正壓呼吸機(jī)：持續(xù)不斷供給一定壓力的空氣，使病人睡眠時(shí)呼吸暢通。

自動(dòng)正壓呼吸機(jī)：能測(cè)量病人睡眠時(shí)呼吸的阻力，按照阻力的大小調(diào)節(jié)供給空氣所需的最低壓力，以保持每一次呼吸均暢通無(wú)阻。

雙水平正壓呼吸機(jī)：提供兩種空氣壓力：吸入正壓和呼出正壓。

氣流傳感器 當(dāng)病人開(kāi)始呼氣時(shí)，傳感器即送出信號(hào)通知睡眠呼吸機(jī)減低呼吸機(jī)風(fēng)扇的速度，以免病人覺(jué)得在和機(jī)器“對(duì)抗”產(chǎn)生不舒適感。而且病人會(huì)常常發(fā)現(xiàn)加裝了氣流傳感器的睡眠呼吸機(jī)能監(jiān)測(cè)呼吸周期，感覺(jué)更為舒適，因此越來(lái)越多的病人更愿意使用加裝了氣流傳感器的睡眠呼吸機(jī)，而且一些保險(xiǎn)公司和醫(yī)生也都愿意選擇此種呼吸機(jī)。

柔性加熱器 用來(lái)蒸發(fā)水份以使病人呼吸舒適。制造水蒸汽有多種方法，譬如利用噴霧閥。利用柔性加熱器制造水蒸汽可以產(chǎn)生一個(gè)均勻、溫暖和濕度合宜的環(huán)境。由于熱量通常由板內(nèi)負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻檢測(cè)變化的空氣溫度，因此可根據(jù)原始設(shè)備制造商（OEM）的設(shè)計(jì)要求調(diào)節(jié)蒸汽/空氣的溫度，提高病人的舒適度。

濕度傳感器 用以監(jiān)測(cè)空氣的濕度，精確測(cè)量其露點(diǎn)和絕對(duì)濕度或含水量，以便供給病人適宜濕度的空氣，使病人能夠酣然入睡。三種正壓呼吸機(jī)都可應(yīng)用這種濕度傳感器。

傳感器應(yīng)用于制氧機(jī)

制氧機(jī)的作用在于減少輸送給病人空氣中的氮，同時(shí)增加氧的比例。制氧機(jī)使用的對(duì)象是不能把氧氣順利地吸收到血液里的病人，如某些肺病患者。

氣流傳感器 由于用于制氧機(jī)的氣流傳感器必須能夠測(cè)量超低流量，如需要測(cè)出0.1立方厘米的流量，所以氣流傳感器可用來(lái)檢測(cè)病人何時(shí)開(kāi)始呼氣（即何時(shí)應(yīng)減少空氣流量），使病人呼氣容易和感覺(jué)舒適。

壓力傳感器 低壓和超低壓塑封硅壓力傳感器可檢測(cè)病人開(kāi)始吸氣的時(shí)刻，以便有效和高效率地輸送氧氣，這不僅能縮短系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，而且還可避免在病人不吸氣時(shí)供氧所造成的浪費(fèi)。因此，不需要體積龐大的制氧機(jī)也能提高制氧機(jī)的運(yùn)作效率。體積小的制氧機(jī)，耗電少，便于攜帶，這種不銹鋼介質(zhì)隔離式的壓力傳感器還能檢測(cè)緩沖罐的壓力，同時(shí)可向壓縮機(jī)反饋信號(hào)使壓縮機(jī)保持適度的壓力。

傳感器應(yīng)用于醫(yī)用呼吸機(jī)

醫(yī)用呼吸機(jī)用來(lái)將空氣和氧的混合氣體送入和引出病人肺部，以幫助病人呼吸。若病人呼吸機(jī)能不足或根本不能呼吸，呼吸機(jī)的作用則是為病人進(jìn)行機(jī)械呼吸。

濕度傳感器 有助于輸送溫濕空氣，使病人感覺(jué)舒適，當(dāng)水份引入氣流時(shí)，必須予以監(jiān)測(cè)和控制。濕度傳感器可直接裝在空氣通道中或并聯(lián)支路中來(lái)測(cè)量濕度，并與測(cè)量空氣濕度的微控制器配合，輸送信號(hào)至微控制器以保持適宜的濕度。

傳感器應(yīng)用于輸液泵

典型的輸液泵是一個(gè)作用于注射器或輸液筒的螺旋泵，并用來(lái)將小量的藥液送入病人的靜脈里。

觸力傳感器 有一堵塞監(jiān)測(cè)裝置，以確保輸送藥液給病人的輸液泵和胰島素泵的管道暢通無(wú)阻。如果管道堵塞，觸力傳感器即向病人、護(hù)士或醫(yī)生發(fā)出警告，并及時(shí)提示治療過(guò)程受阻。

霍爾效應(yīng)磁位置傳感器 輸出準(zhǔn)確可靠，可使泵的馬達(dá)易于操控，還可減少噪音和振動(dòng)，提高效率和降低維修費(fèi)用。同時(shí)因其體積小，因此可設(shè)計(jì)到多種小型、自動(dòng)和經(jīng)濟(jì)型器件的組合中，而且其熱平衡集成電路在全操作溫度范圍內(nèi)均能保持正常運(yùn)作和始終如一。

紅外傳感器 和泵軸上的編碼盤(pán)合并使用，計(jì)算泵軸的轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)。紅外傳感器的塑料殼里有一個(gè)紅外線(xiàn)發(fā)射器和一個(gè)光電監(jiān)測(cè)器，兩者相對(duì)，當(dāng)不透明的物體通過(guò)封裝的間隙阻礙紅外線(xiàn)的通路時(shí)，監(jiān)測(cè)器即可察覺(jué)。

傳感器用于醫(yī)院診斷用器械

傳感器還能用于各種醫(yī)院診斷用器械，包括血液分析儀、血細(xì)胞分析儀、免疫測(cè)定分析儀、臨床化學(xué)分析儀、質(zhì)譜儀、色譜儀（氣相、液相、高效液相）和實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)系統(tǒng)等。各種傳感器的用途各異，比如：氣流傳感器用來(lái)規(guī)范氣相色譜儀的氣流速度，觸力和位置傳感器控制實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)機(jī)器人，壓力傳感器用于泵系統(tǒng)，速度傳感器控制離心機(jī)的轉(zhuǎn)速，溫度傳感器則控制樣品和廂室的溫度等。

氣流傳感器用于氣相色譜儀

醫(yī)用色譜儀需要準(zhǔn)確無(wú)誤地監(jiān)測(cè)和調(diào)控氣體的流動(dòng)。由于傳感器中的陶瓷氣流管路可避免釋氣現(xiàn)象，因而能增進(jìn)色譜儀的精確性和可靠性。

紅外傳感器用于血細(xì)胞分析儀

紅外傳感器用于血細(xì)胞分析儀時(shí)，可與泵軸上的編碼器合并使用，以計(jì)算泵軸的轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)，當(dāng)不透明的物體經(jīng)過(guò)封裝間隙阻礙紅外線(xiàn)的通路時(shí)，傳感器即可察覺(jué)。

熱敏電阻用于血液分析儀

熱敏電阻元件溫度傳感器可用來(lái)監(jiān)測(cè)廂室、擴(kuò)散燈和油冷式馬達(dá)的溫度，以免過(guò)熱。如有過(guò)熱現(xiàn)象，立即停機(jī)使其冷卻。為了控制樣品的溫度，對(duì)于溫度的測(cè)量必須準(zhǔn)確，測(cè)出的溫度需要盡量接近實(shí)際溫度。

傳感器用于監(jiān)護(hù)儀器

如今，傳感器已普遍應(yīng)用在各種監(jiān)護(hù)儀器中。監(jiān)護(hù)儀用于診療環(huán)境（如手術(shù)室、急救室、加護(hù)病房、重癥病房以及日益普遍的病人家庭），以監(jiān)測(cè)和顯示病人身體的各種主要情況，包括心電圖、SpO2（脈搏血氧飽和度）、血壓、呼吸和溫度等。監(jiān)護(hù)儀可以是獨(dú)立儀器，也可以是多參數(shù)儀器。

呼吸監(jiān)測(cè) 顯示有關(guān)呼吸的關(guān)鍵指數(shù)。所用儀器包括二氧化碳分析儀（測(cè)量呼吸氣中二氧化碳濃度或分壓力）和肺活量計(jì)（測(cè)量呼吸進(jìn)出流量）。

血壓監(jiān)測(cè) 可用插入式的壓力傳感器或無(wú)創(chuàng)傷性的血壓袖帶（無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量）。

葡萄糖監(jiān)測(cè) 測(cè)量間質(zhì)液中的葡萄糖含量。持續(xù)不斷地進(jìn)行這種測(cè)量可以檢驗(yàn)血液里的葡萄糖含量對(duì)胰島素、運(yùn)動(dòng)、食物和其它因素的反應(yīng)。傳感器可裝在連續(xù)式葡萄糖的測(cè)量器里，以檢驗(yàn)輸血泵的壓力。葡萄糖測(cè)量器可放在重癥病房、手術(shù)室或恢復(fù)室，用來(lái)測(cè)量病人的血糖含量。 高效液相色譜儀相關(guān)文章:高效液相色譜儀原理