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醫用傳感器的主要應用和發展趨勢
點擊次數：990 發布時間：2023-6-7
醫用傳感器迅速發展，傳感器技術在醫療器械領域的應用已成為制約先進醫療設備發展的關鍵因素，同時也是促進醫學發展的主要動力之一。之前我們介紹過醫用傳感器的分類和主要技術要求，有很多小伙伴都非常感興趣，今天我們來聊一聊醫用傳感器的主要應用和發展趨勢。
醫用傳感器在醫用產品化的應用案例除了常見的醫用超聲波檢測和CT、CR、DR等醫療設備外；從醫用設備呼吸機、血液分析儀、多參數監護儀、核磁共振儀、心腦電導聯系統、心血管系統裝置，到目前熱門的移動互聯醫療、遠程醫療、人工智能AI醫療、手術機器人等，都有醫用傳感器的身影。不難預測在現代醫學領域中，傳感器的應用會越來越廣泛和深入。
醫用傳感器的應用大大降低了人工成本和失誤率，提高了診斷的可靠性和精確性。在臨床醫學上主要用于提供生物體信息、臨床監護、人體控制和臨床檢驗，具體如下：
（1）提供生物體信息，如心音、血壓、脈搏、血流、呼吸、體溫等，供臨床診斷和醫學研究用。如心臟手術前檢測心內壓力；心血管疾病的基礎研究中檢測血液的粘度以及血脂含量。
（2）臨床監護：長時間連續測定某些參數并監視這些參數是否處于規定的范圍內，以便了解病人的恢復過程，出現異常時及時報警。如病人在進行手術前后需要連續監測體溫、脈搏、血壓、呼吸、心電等生理參數。
（3）人體控制：利用監測到的生理參數控制人體的生理過程。如自動呼吸器利用傳感器檢測病人的呼吸信號來控制呼吸器的動作，使人與正常狀態呼吸同步；又如電子假肢就是用測得的肌電信號控制人體假肢的運動。這在康復機器人領域應用甚廣。
（4）臨床檢驗：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。這類信息叫作生化檢驗信息，它是利用化學傳感器和生物傳感器來獲取，是診斷各種疾病不可少的依據。
傳感器在醫學研究與臨床診治中占據著重要地位，隨著工程技術和醫學科學的進步，生物醫學傳感器也必將得到迅速發展。當今醫用傳感器的研究方向包括但不限于各種創新型傳感器、多功能傳感器和智能傳感器。
英國劍橋大學工程學院研發的超低功耗晶體管，能夠捕獲其周圍環境中的能量，無需電池也能工作數月甚至數年。它能夠在非常低的溫度制造；能夠印刷在任何材料表面，從玻璃和塑料到聚酯和紙張；其尺寸可繼續縮小；可提供同樣的高增益或信號放大能力。常用于可穿戴器件和植入式器件，很好地滿足健康監控的需求。
美國一研究學院公報稱，其研究小組開發出一種新的3D打印技術，可打印具有集成傳感器功能的器官芯片。他們將柔性應變傳感器與人體組織微架構集成，并開發出6種不同的“油墨"，然后利用3D打印技術打印出心臟芯片。這個芯片上有眾多“小井"，每個“小井"中有獨立的組織和集成傳感器。利用這種芯片，能夠研究多種心臟組織。
智能塵埃是一種能夠以無線方式傳遞信息的微型電子機械傳感器（MEMS），可以在幾毫米寬度范圍內進行溫度、振動、濕度、化學成分、磁場等參數的測量。這種傳感器功耗極低，由一種全新的系統和無線電頻率通訊組成。
新的能量收集技術可以將周圍環境的能量（人體）運動、環境振動、光能、熱能等收集起來轉化為電能。目前能量收集技術在醫療傳感器已經得到應用，比如供電技術中的皮膚貼片發電機以及魚鱗能量收集器。
從可穿戴、柔性材料到長期植入式、3D打印、可消化傳感器等技術，都在試圖進行更好的人體融合，以便更好實現實時獲取人體數據。創新傳感器與人體組織的深度結合，將我們身體的一部分進行電子化。這種概念現在多應用于假肢、器官替代物等，這些代替器械可以讓肢體或感官重獲功能，甚至恢復至正常水平。