医用传感器

生物医学领域术语

医用传感器是应用于生物医学领域的那一部分传感器，是把人体的生理信息转换成为与之有确定函数关系的电信息的变换装置。

仪器原理

人体生理信息有电信息和非电信息两大类，从分布来说有体内的（如血压等各类压力），也有体表的（如心电等各类生物电）和体外的（如红外、生物磁等）。

基本原则

医用传感器作为传感器的一个重要分支，其设计与应用必须考虑人体因素的影响，考虑生物信号的特殊性、复杂性，考虑生物医学传感器的生物相容性、可靠性、安全性。

1传感器本身具有良好的技术性能，如灵敏度、线性、迟滞、重复性、频率响应范围、信噪比、温度漂移、零点漂移、灵敏度漂移等。

2传感器的形状和结构应与被检测部位的解剖结构相适应，使用时，对被测组织的损害要小。

3传感器对被测对象的影响要小，不会对生理活动带来负担，不干扰正常生理功能。

4传感器要有足够的牢固性，引进到待测部位时，不致脱落、损坏。

5传感器与人体要有足够的电绝缘，以保证人体安全。

6传感器进入人体能适应生物体内的化学作用，与生物体内的化学成分相容，不易被腐蚀、对人体无不良刺激，并且无毒。

7传感器进入血液中或长期埋于体内，不应引起血凝。

8传感器应操作简单、维护方便，结构上便于消毒。

仪器分类

一、按照传感器的工作原理区分：

化学传感器

利用化学反应原理，把化学成分、浓度转换成电信号

生物传感器

利用生物活性物质选择性识别来测定生化物质

物理传感器

利用材料的物理变化

医用传感器按工作原理分类，大致可分为：

生物电电极传感器

机体的各种生物电（心电、脑电、肌电、神经元放电等）

二、按照检测的种类来区分

移传感器、流量传感器、温度传感器、速度传感器、压力传感器等。对于压力传感器，包括有金属应变片压力传感器、半导体压力传感器、电容压力传感器等等所有能够检测压力的传感器。对于温度传感器，包括热敏电阻、热电偶、pn结温度传感器等所有能够检测温度的传感器。

三、根据传感器所能替代的人体感官对传感器进行分类的方法。

比如说：

视觉传感器

包括各种光学传感器以及其他能够替代视觉功能的传感器；

听觉传感器

包括各种拾吉器、压电传感器、电容传感器以及其他能够替代听觉功能的传感器；

嗅觉传感器

包括各种气体敏感传感器以及咒他能够替代嗅觉功能的传感器。

这个分类方法有利于仿生传感器的开发。除了广述列举的常见传感器分类方法以外，还会根据传感器材料、传感器结构、能量转换分式等多种分类方法，都具有各自的优点与局限性。

仪器用途

检测－检测正常或异常生理参数。比如：先心病病人手术前须用血压传感器测量心内压力，估计缺陷程度。

监护－连续测定某些生理参数是否处于正常范围，以便及时预报。在ICU病房，对危重病人的体温、脉搏、血压、呼吸、心电等进行连续监护的监护仪。

控制－即利用检测到的生理参数控制人体的生理过程。比如，用同步呼吸器抢救病人时，要检测病人的呼吸信号，以此来控制呼吸器的动作与人体呼吸同步。

通常医院中病人的护理都必须依靠护士不断巡视病房，定时测量病人的体温、血压、肾功能等指标，十分费工费事，而且灵敏度、准确率也不高。随着重组DNA技术、单克隆抗体技术以及计算机技术的并列发展，传感器与电子计算机结合，不仅可以超微量地检测人体外的血样、尿样中的生化代谢物，而且已发展为不用抽血、抽体液直接可以测得人体内生化代谢物的变化情况，通过检测传染病的抗原、体激素含量、血清蛋白含量等等以诊断疾病。掌握糖尿病、癌症、中毒、病毒感染等各种疾病以及因怀孕而引起的生理变化情况。世界各国都在积极开发应用这项临床诊断和检测技术。

1987年美国卡迪夫大学工业中心的丹尼斯·史密斯博士也研制了一种植入人体后可以在心脏病发作和糖尿病昏迷前向病人或医护人员发出告警的传感器。这种传感器可以根据病人体内生化代谢物的变化情况，及时提醒患者服用适当的药物以防止病情恶化。

1991年，英国科研人员利用酶制成了一种新的分子传感器。这种传感器具有监测人或动物体内生理变化的能力。该传感器有助于医护人员探测病人体内重要的化学物质，包括糖尿病人体内的葡萄糖含量和胃病患者的胆汁酸含量等。

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