醫(yī)療器械應(yīng)用中的傳感器
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程中感覺到更加舒適,器械的使用更加安全可靠,性能也更穩(wěn)定,同時也能大大地提高醫(yī)療器械的成本效益,降低污染風(fēng)險和延長使用壽命。 傳感器應(yīng)用于呼吸器械
傳感器應(yīng)用常見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(簡稱氣流傳感器)可以測量空氣、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氣流傳感器進(jìn)行測量并顯示在麻醉機(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)計的,它可直接安裝在空氣通道中來監(jiān)測空氣的溫度,傳感器和測量氣流溫度的微控制器配合可用來控制和調(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重復(fù)發(fā)生呼吸中止?fàn)顩r的病癥,有時一夜間可能發(fā)生數(shù)百次,而且每次會持續(xù)一分鐘或一分鐘以上。若不及時醫(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題,或者因缺少安穩(wěn)睡眠而影響工作,甚至?xí)?dǎo)致駕車失誤造成車禍等。
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,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,使病人睡眠時呼吸暢通。
自動正壓呼吸機(jī):能測量病人睡眠時呼吸的阻力,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)病人開始呼氣時,傳感器即送出信號通知睡眠呼吸機(jī)減低呼吸機(jī)風(fēng)扇的速度,以免病人覺得在和機(jī)器“對抗”產(chǎn)生不舒適感。而且病人會常常發(fā)現(xiàn)加裝了氣流傳感器的睡眠呼吸機(jī)能監(jiān)測呼吸周期,感覺更為舒適,因此越來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)測空氣的濕度,精確測量其露點和絕對濕度或含水量,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,同時增加氧的比例。制氧機(jī)使用的對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量超低流量,如需要測出0.1立方厘米的流量,所以氣流傳感器可用來檢測病人何時開始呼氣(即何時應(yīng)減少空氣流量),使病人呼氣容易和感覺舒適。
壓力傳感器 低壓和超低壓塑封硅壓力傳感器可檢測病人開始吸氣的時刻,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)時間,而且還可避免在病人不吸氣時供氧所造成的浪費(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緩沖罐的壓力,同時可向壓縮機(jī)反饋信號使壓縮機(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,使病人感覺舒適,當(dāng)水份引入氣流時,必須予以監(jiān)測和控制。濕度傳感器可直接裝在空氣通道中或并聯(lián)支路中來測量濕度,并與測量空氣濕度的微控制器配合,輸送信號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作用于注射器或輸液筒的螺旋泵,并用來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,并及時提示治療過程受阻。
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,提高效率和降低維修費(fèi)用。同時因其體積小,因此可設(shè)計到多種小型、自動和經(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 和泵軸上的編碼盤合并使用,計算泵軸的轉(zhuǎn)動數(shù)。紅外傳感器的塑料殼里有一個紅外線發(fā)射器和一個光電監(jiān)測器,兩者相對,當(dāng)不透明的物體通過封裝的間隙阻礙紅外線的通路時,監(jiān)測器即可察覺。
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)和實驗室的自動系統(tǒng)等。各種傳感器的用途各異,比如:氣流傳感器用來規(guī)范氣相色譜儀的氣流速度,觸力和位置傳感器控制實驗室自動機(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)確無誤地監(jiān)測和調(diào)控氣體的流動。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,可與泵軸上的編碼器合并使用,以計算泵軸的轉(zhuǎn)動數(shù),當(dāng)不透明的物體經(jīng)過封裝間隙阻礙紅外線的通路時,傳感器即可察覺。
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監(jiān)測廂室、擴(kuò)散燈和油冷式馬達(dá)的溫度,以免過熱。如有過熱現(xiàn)象,立即停機(jī)使其冷卻。為了控制樣品的溫度,對于溫度的測量必須準(zhǔn)確,測出的溫度需要盡量接近實際溫度。
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 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(測量呼吸氣中二氧化碳濃度或分壓力)和肺活量計(測量呼吸進(jìn)出流量)。
血壓監(jiān)測 可用插入式的壓力傳感器或無創(chuàng)傷性的血壓袖帶(無創(chuàng)血壓測量)。
葡萄糖監(jiān)測 測量間質(zhì)液中的葡萄糖含量。持續(xù)不斷地進(jìn)行這種測量可以檢驗血液里的葡萄糖含量對胰島素、運(yùn)動、食物和其它因素的反應(yīng)。傳感器可裝在連續(xù)式葡萄糖的測量器里,以檢驗輸血泵的壓力。葡萄糖測量器可放在重癥病房、手術(shù)室或恢復(fù)室,用來測量病人的血糖含量。 高效液相色譜儀相關(guān)文章:高效液相色譜儀原理
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