医用传感器的分类及医用传感器的主要技术要求

近年来，针对不同疾病和创伤患者开发的传感器可谓不胜枚举，现代的创新医疗器械产品背后，大都离不开传感器的功劳。相比于传统中医讲究“望、闻、问、切”的诊断方式，在现代医学中，传感器在很大程度上充当了医生的感觉器官，将定性的感觉扩展为定量的检测，是医疗设备的关键器件。

在医学领域，传感器种类繁多，目的用途各异，基于不同的分类基准，有不同的分类。一般医用传感器的分类如下：按应用形式分类，植入式传感器、暂时植入体腔(或切口)式传感器、体外传感器、用于外部设备的传感器。按检测种类分类，位移传感器、流量传感器、温度传感器、速度传感器、压力传感器、图像传感器等。

按工作原理分类，按工作原理主要分为：物理传感器、生物传感器、化学传感器、生物电极传感器。医用传感技术的发展，医用传感器技术有两个发展方向，一个是传感器本身的研究开发，另一个是传感器与计算机信息技术相结合的系统研究开发。

其中传感器本身的研究开发又有两个分支，一个是有关传感器基础研究，即研究传感器所需要的新技术和新原理。近年来，医用传感器产品开发则越来越热，将传感器技术产品化在医疗器械产品领域更是日益火爆，一时间，可穿戴，人工智能AI，手术机器人等创新型医疗产品犹如雨后春笋一般层出不穷。

现代医用传感器技术已经摆脱了传统医用传感器体积大，性能差等技术缺点，形成了智能化、微型化、多参数、可遥控和无创检测等新的发展方向。

医用传感器的发展已经是制约高端、先进医疗设备发展的关键技术之一，同时也是促进医学发展的主要动力之一。传感器核心的价值在于数据采集，其次就是精确度高。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。

医用传感器的主要技术要求：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。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。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。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。

传感器与人体要有足够的电绝缘，以保证人体安全。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。传感器进入血液中或长期埋于体内，不应引起血凝。传感器应操作简单、维护方便，结构上便于消毒。相关医疗专业人士表示，医疗器械要求的故障率不能超过万分之一，医用传感器作为各种医疗设备的核心部分，性能要求更是严格。

就拿最近各国都争先抢购的呼吸机来说，一台总重量不超过1.5公斤的呼吸机，牵涉到的零配件超过100种，其中最重要的核心硬件一个是马达，另一个就是传感器。比如呼吸机中应用历史最久的流量传感器， 它的性能好坏会直接影响到呼吸机参数的准确性和可靠性。

医用传感器的应用大大降低了人工成本，并且有效降低了错误产生率，提高了疾病诊断的可靠性和精确性。在临床医学上主要应用在以下几个方面：提供诊断用生物体信息：如心音、血压、脉搏、血流、呼吸、体温等信息，供临床诊断和医学研究用。如心脏手术前检测心内压力；心血管疾病的基础研究中检测血液的粘度以及血脂含量。

临床监护：长时间连续测定某些参量，监视这些参数是否处于规定的范围内，以便了解病人的恢复过程，出现异常时及时报警。如病人在进行手术前后需要连续监测体温、脉搏、血压、呼吸、心电等生理参数。

人体控制：利用监测到的生理参数控制人体的生理过程。例如自动呼吸器就是用传感器检测病人的呼吸信号来控制呼吸器的动作，使人与正常状态呼吸同步；又如电子假肢就是用测得的肌电信号控制人体假肢体的运动；再如体外循环的血流血压控制等。该特点在康复机器人领域应用甚广。

临床检验：除直接从人体收集信息外，临床上常从各种体液（血、尿、唾液等）样品获得诊断信息。（这类信息叫做生化检验信息，它是利用化学传感器和生物传感器来获取，是诊断各种疾病必不可少的依据。）