應用

技術

物聯網世界 >> 物聯網新聞 >> 物聯網熱點新聞
企業注冊個人注冊登錄

有關醫療領域的黑科技——醫用傳感器

2019-09-27 10:28 物聯網空間站

導讀:實現健康監測亦或者其他功能都離不開傳感器的配合,傳感器也不單單應用在電子設備的健康功能上,還服務于更廣闊的醫療領域。在某些臨床案例中,傳感器的使用能大大降低病人的痛苦,提高治療過程的精確度,并且減少就診人員的心理負擔。

隨著人們生活水平日益提高,人們對于自身健康問題也越來越重視。就像現在越來越多的智能電子設備都與健康掛上了鉤,可謂在健康領域前景巨大。前段時間在蘋果發布會上亮相的Apple Watch 5 主要在健康監測上大做文章,這無疑也證實了醫療健康領域的可發展性。

其實實現健康監測亦或者其他功能都離不開傳感器的配合,傳感器也不單單應用在電子設備的健康功能上,還服務于更廣闊的醫療領域。在某些臨床案例中,傳感器的使用能大大降低病人的痛苦,提高治療過程的精確度,并且減少就診人員的心理負擔。

這就很需要普及到現在醫療領域已有的與人們健康息息相關的傳感器有哪些了?知道了它們的功能對應那種疾病,這樣就避免了因為某種心理負擔而恐懼不敢去醫治了。

膠囊胃鏡

做胃鏡,在好幾年前做胃鏡還是用的最傳統的方式,要將胃鏡管子從口腔插入至胃部這個過程非常痛苦,這也就導致了很多患者造成極大的心理負擔從而不愿意接接受檢查,這樣就會耽誤治療的最佳時間。而我國又是作為胃部疾病高發大國,并且在2018年國家癌癥中心發布的最新一期的全國癌癥統計數據顯示:胃癌在中國男性和女性的惡性腫瘤發病構成比中,分別居第2位和第4位。每年,我國新增新發病例約為68萬例,占全球發病病例的一半左右,大部分患者診斷時已為進展期胃癌,死亡率極高。所以怎么樣早期發現預防和及時治療就需要借助科技的力量了。


其實早在2005年醫療市場上就開始應用“膠囊胃鏡”,這款膠囊胃鏡機器人長27毫米、直徑11.8毫米、體重不足5克,患者使用的時候只需要躺著將這顆藥丸大小的膠囊機器人,伴隨著清水服下,途徑食道、胃部、腸部......躺15分鐘之后就可以輕松完成胃鏡檢查,整個過程無痛、無創、無感染、無麻醉,但檢查精準度、效果和安全性都很高。

這顆膠囊機器人系統是由膠囊內窺鏡、體外磁控系統、便攜記錄器、一臺進行實時顯示和控制的電腦工作站組成。膠囊胃鏡內含磁感應單元,開啟工作后,以2張/秒的速度進行圖像采集,膠囊胃鏡中含有一顆CMOS圖像傳感器,攝像頭的視角為140°,景深為0-60mm。傳感器的LED曝光時間和信號增益可根據胃內情況進行自動變焦和自動曝光補償,這樣拍出來的圖片就很清晰可靠了。


膏藥式腦電波醫療傳感器——實時監控大腦活動狀態

日本大阪大學的科研團隊于2016年8月17日宣布,他們成功研發出如同“降溫貼”一般,可以貼在額頭上使用的膏藥式腦電波傳感器,能夠幫助人們實時觀察大腦狀態。

實驗證實,這款膏藥式腦電波傳感器能夠對睡眠中的腦電波進行無線測量,精確水平與大型醫療設備基本持平。它不僅能夠檢測出深度睡眠期常見的δ波(頻率范圍0.5-2Hz),而且對人體的負擔非常小。


膏藥式腦電波傳感器讓使用者可以在家中自己進行大腦活動檢測,輕松確認自己和家人的睡眠品質。每天進行檢測還有助于及時發現包括老年癡呆癥在內的大腦疾病的初期癥狀。此外,該機器還能夠應用到各種領域,比如讓家長通過觀察孩子的注意力集中程度判斷其對不同學習科目的喜好;監測司機大腦狀態,在其身體突然不適時切換成自動駕駛模式等。

光纖傳感器

光纖是一種能把帶測的量與它的各種參數聯系起來,從而將被測信號的狀態,以光信號的形式傳出。光纖的一些性能也賦予了光纖傳感器一些傳統傳感器所不可比的優勢:靈敏度高、動態范圍大、響應速度快、不受電磁干擾、防爆防燃、易于遠距離遙測、保密性好、重量輕以及機械強度等。現如今光纖傳感器被廣泛的應用在多個領域,那么它的原理是什么呢?


光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經過光纖送入調制器,使待測參數與進入調制區的光相互作用后,導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等)發生變化,稱為被調制的信號光,再利用被測量對光的傳輸特性施加的影響,完成測量。


目前國內外用微波加溫熱療新技術治療癌癥已取得了明顯的療效。但微波加溫治療癌癥的溫度難以控制,溫度過高會殺死人體的正常細胞,過低則達不到治療的目的,還會使癌細胞進一步擴散。微波 加溫治療癌癥的有效溫度為42.5C45C,在這個溫度內,能殺死癌細胞,因此需要對這一溫度進行監測,光纖溫度傳感器能實現這個作用。

利用光線傳感器還能對進行對人體內部位壓力的測量,目前臨床上應用的壓力傳感器主要用來測量血管內的血壓、顱內壓、心內壓、膀胱和尿道壓力等。其中對壓力敏感的部分是在探針導管末端側壁上的一塊防水薄膜,一面帶有懸臂的微型反射鏡與薄膜相連,反射鏡對面是一束光纖,用來傳遞入射光到反射鏡,同時也將反射光傳送出來。

當薄膜上有壓力作用時,薄膜發生形變且能帶動懸臂使反射鏡角度發生改變,從光纖傳來的光東照射到反光鏡上,再反射到光纖的端點。由于反射光的方向隨反射鏡角度的變化而改變,因此光纖接收到的反射光的強度也隨之變化。這一-變化通過光纖傳到另一端的光電探測器變成電信號,這樣通過電壓的變化便可知探針處的壓力大小。



穿戴式無創血糖儀

糖尿病是全世界范圍內最常見的慢性病之一,傳統的檢測方法是通過血液分析來檢測血糖濃度,患者每次檢測血糖都得取血樣,而且不能做到連續的監測,如果需要做到連續監測就必須不斷的進行血本采樣,一天之內就要扎破手指很多次,這樣的方式給患者帶來了很大的痛苦和不便。

于是現在就有了可穿戴式血糖監測儀,無需不斷給手指扎破取樣的前提下連續性的監測血糖濃度。


就拿市面上認可度偏高的產品Dexcom G4 PLATINUM穿戴式微創連續監測血糖儀舉例。它由傳感器(包埋于皮膚之下)、轉換器(固定于傳感器之上發射無線信號)和接收器(接收并顯示血糖變化信息)三部分組成。

底層原理是:淺表皮膚組織液的葡萄糖濃度與血液葡萄糖濃度之間有穩定的關系。Dexcom G4 PLATINUM的檢測原理跟血糖試紙類似,植入皮下的微型葡萄糖氧化酶電極傳感器,與組織液中葡萄糖接觸發生反應,這種化學信號通過電極轉化為可監測的電信號,電信號經過特定的算法處理之后,便成了接收器上的血糖值。

無線心臟傳感器

心力衰竭是老年人最常見的住院病因,心衰患者怎樣在家就能得到很好的監測呢?如果能夠隨時監測患者的心臟收縮、心臟舒張以及平均肺動脈壓等監測數據,調整患者的治療方案,是否可以減少了心衰病人的住院時間。

心衰患者的無線、植入式血流動力學監測系統包括一個永久植入肺動脈的傳感器/監控器,一個經靜脈導管用于傳送和部署傳感器,一個電子系統用于獲取和處理來自傳感器的信號,并將肺動脈壓力測量值傳送到一個安全的數據庫。

遵照程序,病人在家里無線監測其肺動脈壓力,數據立即傳送到安全的數據庫,供醫生可通過網站實時監測。

小 結 

傳感器因其處在采集數據的最前哨,在醫療健康領域一直是個重要角色。結合新材料、納米技術、生物技術,以及供電技術、新型通訊技術等相關傳感器領域的周邊技術發展,催生了一批以創新傳感器技術為核心的醫療健康新興產品與服務模式。新型的醫療傳感器具有更靈敏、微型化、便捷、成本低、無創或者微創、互聯性等優點。

傳感技術在醫療事業上有很大的發揮空間,現在,傳感器已經在癌癥治療、無創檢測等領域表現出了巨大的潛在能力。未來,傳感技術還會不斷進步,傳感器在現代醫學領域中的應用或許還會越來越廣泛和深入,而這也將促進現代醫學診斷和治療的方法得到更大的發展。到時候,受益于傳感技術的發展,遺傳病、心臟病、高血壓、漸凍癥、血液病等醫學難題也可能會得到一定程度的解決。

關于醫療領域的的科技產品還有很多很多,這些產品都有一個共同的目的更科學更早、更準確的診斷和預防同時減輕對疾病以及治療的恐懼和排斥。也堅信隨著科技的發展,會有更多現代科技被應用到人類的健康事業上,為人類謀福。


公式规律七尾