② 傳感器的形狀和結(jié)構(gòu)應(yīng)與被檢測(cè)部位的解剖結(jié)構(gòu)相適應(yīng),使用時(shí),對(duì)被測(cè)組織的損害要小。
③傳感器的形狀和結(jié)構(gòu)應(yīng)與被檢測(cè)部位的解剖結(jié)構(gòu)相適應(yīng),使用時(shí),對(duì)被測(cè)組織的損害要小。
④傳感器要有足夠的牢固性,引進(jìn)到待測(cè)部位時(shí),不致脫落、損壞。
⑤ 傳感器與人體要有足夠的電絕緣,以保證人體安全。
⑥ 傳感器進(jìn)入人體能適應(yīng)生物體內(nèi)的化學(xué)作用,與生物體內(nèi)的化學(xué)成分相容,不易被腐蝕、對(duì)人體無不良刺激,并且無毒。
⑦ 傳感器進(jìn)入血液中或長(zhǎng)期埋于體內(nèi),不應(yīng)引起血凝。
⑧ 傳感器應(yīng)操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便,結(jié)構(gòu)上便于消毒。
未來,醫(yī)用傳感器技術(shù)有兩個(gè)發(fā)展方向,一個(gè)是傳感器本身的研究開發(fā),另一個(gè)是傳感器與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)研究開發(fā)。其中傳感器本身的研究開發(fā)又有兩個(gè)分支,一個(gè)是有關(guān)傳感器基礎(chǔ)研究,即研究傳感器所需要的新技術(shù)和新原理。
近年來,醫(yī)用傳感器產(chǎn)品開發(fā)則越來越熱,將傳感器技術(shù)產(chǎn)品化在醫(yī)療器械產(chǎn)品領(lǐng)域更是日益火爆,一時(shí)間,可穿戴,人工智能AI,手術(shù)機(jī)器人等創(chuàng)新型醫(yī)療產(chǎn)品猶如雨后春筍一般層出不窮?,F(xiàn)代醫(yī)用傳感器技術(shù)已經(jīng)擺脫了傳統(tǒng)醫(yī)用傳感器體積大,性能差等技術(shù)缺點(diǎn),形成了智能化、微型化、多參數(shù)、可遙控和無創(chuàng)檢測(cè)等新的發(fā)展方向。
醫(yī)用傳感器的發(fā)展已經(jīng)是制約高端、先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一,同時(shí)也是促進(jìn)醫(yī)學(xué)發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ弧?
五、醫(yī)用傳感器在臨床醫(yī)學(xué)上的主要應(yīng)用
醫(yī)用傳感器的應(yīng)用大大降低了人工成本,并且有效降低了錯(cuò)誤產(chǎn)生率,提高了疾病診斷的可靠性和精確性。在臨床醫(yī)學(xué)上主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面:
(1)提供診斷用生物體信息:如心音、血壓、脈搏、血流、呼吸、體溫等信息,供臨床診斷和醫(yī)學(xué)研究用。如心臟手術(shù)前檢測(cè)心內(nèi)壓力;心血管疾病的基礎(chǔ)研究中檢測(cè)血液的粘度以及血脂含量。
(2)臨床監(jiān)護(hù):長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)定某些參量,監(jiān)視這些參數(shù)是否處于規(guī)定的范圍內(nèi),以便了解病人的恢復(fù)過程,出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警。如病人在進(jìn)行手術(shù)前后需要連續(xù)監(jiān)測(cè)體溫、脈搏、血壓、呼吸、心電等生理參數(shù)。
(3)人體控制:利用監(jiān)測(cè)到的生理參數(shù)控制人體的生理過程。例如自動(dòng)呼吸器就是用傳感器檢測(cè)病人的呼吸信號(hào)來控制呼吸器的動(dòng)作,使人與正常狀態(tài)呼吸同步;又如電子假肢就是用測(cè)得的肌電信號(hào)控制人體假肢體的運(yùn)動(dòng);再如體外循環(huán)的血流血壓控制等。該特點(diǎn)在康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用甚廣。
(4)臨床檢驗(yàn):除直接從人體收集信息外,臨床上常從各種體液(血、尿、唾液等)樣品獲得診斷信息。(這類信息叫做生化檢驗(yàn)信息,它是利用化學(xué)傳感器和生物傳感器來獲取,是診斷各種疾病必不可少的依據(jù)。)
六、盤點(diǎn)四大類創(chuàng)新醫(yī)用傳感器
當(dāng)今隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展以及各領(lǐng)域的交叉融合,醫(yī)用傳感器的發(fā)展日新月異,尤其是電子技術(shù)、材料技術(shù)等突飛猛進(jìn)的發(fā)展,結(jié)合研究者們天馬行空的想象力,醫(yī)用傳感器朝著智能、微型化、多參數(shù)、無線化等等方面發(fā)展,種類愈加豐富、功能日益強(qiáng)大。筆者通過搜集查閱近幾年的資料,分以柔性傳感器、植入傳感器、可消化傳感器和新型傳感器技術(shù)四個(gè)大類進(jìn)行有關(guān)創(chuàng)新醫(yī)用傳感器的介紹。
(1)柔性傳感器技術(shù)
隨著材料技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展,柔性基質(zhì)材料以其柔韌、可彎曲、延展、可穿戴等優(yōu)勢(shì)逐步走上歷史舞臺(tái)。柔性傳感器兼具柔性基質(zhì)材料的優(yōu)點(diǎn)與人體相適應(yīng),不論是可穿戴設(shè)備還是植入設(shè)備都有著非常好的適應(yīng)性。
應(yīng)用例子:智能創(chuàng)可貼、智能繃帶、柔性血氧計(jì)、柔性可穿戴離子型濕度傳感器和可穿戴汗液傳感器等。
柔性血氧計(jì)
(2) 可植入傳感器
可植入傳感器是近年來出現(xiàn)的新型傳感器,具有體積小、重量輕、生物相容性強(qiáng)等特征??芍踩雮鞲衅饕话阕约汗╇姴⒗脽o線技術(shù)傳輸。與可消化傳感器不同的是,可植入傳感器通常植入皮下或器官中,獲取用戶的電生理或化學(xué)信號(hào)進(jìn)行傳輸,重要用途在于精準(zhǔn)監(jiān)控生理信號(hào)有助于實(shí)現(xiàn)個(gè)性化醫(yī)療。傳統(tǒng)的可植入傳感器的難點(diǎn)是傳感器本身不可降解長(zhǎng)期存在體內(nèi)損害體內(nèi)周圍組織或細(xì)胞造成二次感染,手術(shù)取出也會(huì)造成二次傷害,近年來生物降解的可植入傳感器也在逐步走上舞臺(tái)。
應(yīng)用例子:“體內(nèi)GPS”——ReMix系統(tǒng)、神經(jīng)塵埃、腫瘤納米熒光傳感器和可拉伸植入式應(yīng)力應(yīng)變傳感器等。
(3)可消化傳感器
可消化傳感器是近年來流行的新型傳感器,通常利用可降解電子器件制成。一般的可消化傳感器附著在只能藥丸內(nèi)部,由藥丸本身或消化道液體相互作用供電,傳感器工作時(shí)將檢測(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)通過通信模塊傳輸給智能手機(jī)或其他終端。相比傳統(tǒng)胃鏡、腸鏡檢查,可消化傳感器成本低、使用方便,也可以減輕病人的痛苦。