有關(guān)醫(yī)療領(lǐng)域的黑科技——醫(yī)用傳感器

其實(shí)實(shí)現(xiàn)健康監(jiān)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(yīng)用在電子設(shè)備的健康功能上，還服務(wù)于更廣闊的醫(yī)療領(lǐng)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(fù)擔(dān)。

這就很需要普及到現(xiàn)在醫(yī)療領(lǐng)域已有的與人們健康息息相關(guān)的傳感器有哪些了？知道了它們的功能對應(yīng)那種疾病，這樣就避免了因?yàn)槟撤N心理負(fù)擔(dān)而恐懼不敢去醫(yī)治了。

膠囊胃鏡

做胃鏡，在好幾年前做胃鏡還是用的最傳統(tǒng)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(dǎo)致了很多患者造成極大的心理負(fù)擔(dān)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(fā)大國，并且在2018年國家癌癥中心發(fā)布的最新一期的全國癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：胃癌在中國男性和女性的惡性腫瘤發(fā)病構(gòu)成比中，分別居第2位和第4位。每年，我國新增新發(fā)病例約為68萬例，占全球發(fā)病病例的一半左右，大部分患者診斷時已為進(jìn)展期胃癌，死亡率極高。所以怎么樣早期發(fā)現(xiàn)預(yù)防和及時治療就需要借助科技的力量了。

其實(shí)早在2005年醫(yī)療市場上就開始應(yīng)用“膠囊胃鏡”，這款膠囊胃鏡機(jī)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(jī)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(chuàng)、無感染、無麻醉，但檢查精準(zhǔn)度、效果和安全性都很高。

這顆膠囊機(jī)器人系統(tǒng)是由膠囊內(nèi)窺鏡、體外磁控系統(tǒng)、便攜記錄器、一臺進(jìn)行實(shí)時顯示和控制的電腦工作站組成。膠囊胃鏡內(nèi)含磁感應(yīng)單元，開啟工作后，以2張/秒的速度進(jìn)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(jù)胃內(nèi)情況進(jìn)行自動變焦和自動曝光補(bǔ)償，這樣拍出來的圖片就很清晰可靠了。

膏藥式腦電波醫(yī)療傳感器——實(shí)時監(jiān)控大腦活動狀態(tài)

日本大阪大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)于2016年8月17日宣布，他們成功研發(fā)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(shí)時觀察大腦狀態(tài)。

實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這款膏藥式腦電波傳感器能夠?qū)λ咧械哪X電波進(jìn)行無線測量，精確水平與大型醫(yī)療設(shè)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(fù)擔(dān)非常小。

膏藥式腦電波傳感器讓使用者可以在家中自己進(jìn)行大腦活動檢測，輕松確認(rèn)自己和家人的睡眠品質(zhì)。每天進(jìn)行檢測還有助于及時發(fā)現(xiàn)包括老年癡呆癥在內(nèi)的大腦疾病的初期癥狀。此外，該機(jī)器還能夠應(yīng)用到各種領(lǐng)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(xué)習(xí)科目的喜好；監(jiān)測司機(jī)大腦狀態(tài)，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(shù)聯(lián)系起來，從而將被測信號的狀態(tài)，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(tǒng)傳感器所不可比的優(yōu)勢：靈敏度高、動態(tài)范圍大、響應(yīng)速度快、不受電磁干擾、防爆防燃、易于遠(yuǎn)距離遙測、保密性好、重量輕以及機(jī)械強(qiáng)度等?，F(xiàn)如今光纖傳感器被廣泛的應(yīng)用在多個領(lǐng)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(jīng)過光纖送入調(diào)制器,使待測參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后,導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強(qiáng)度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等)發(fā)生變化,稱為被調(diào)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(nèi)外用微波加溫?zé)岑熜录夹g(shù)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(xì)胞，過低則達(dá)不到治療的目的，還會使癌細(xì)胞進(jìn)一步擴(kuò)散。微波 加溫治療癌癥的有效溫度為42.5C45C，在這個溫度內(nèi)，能殺死癌細(xì)胞，因此需要對這一溫度進(jìn)行監(jiān)測，光纖溫度傳感器能實(shí)現(xiàn)這個作用。

利用光線傳感器還能對進(jìn)行對人體內(nèi)部位壓力的測量，目前臨床上應(yīng)用的壓力傳感器主要用來測量血管內(nèi)的血壓、顱內(nèi)壓、心內(nèi)壓、膀胱和尿道壓力等。其中對壓力敏感的部分是在探針導(dǎo)管末端側(cè)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(dāng)薄膜上有壓力作用時，薄膜發(fā)生形變且能帶動懸臂使反射鏡角度發(fā)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(diǎn)。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(qiáng)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(chuàng)血糖儀

糖尿病是全世界范圍內(nèi)最常見的慢性病之一，傳統(tǒng)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(xù)的監(jiān)測，如果需要做到連續(xù)監(jiān)測就必須不斷的進(jìn)行血本采樣，一天之內(nèi)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(xiàn)在就有了可穿戴式血糖監(jiān)測儀，無需不斷給手指扎破取樣的前提下連續(xù)性的監(jiān)測血糖濃度。

就拿市面上認(rèn)可度偏高的產(chǎn)品Dexcom G4 PLATINUM穿戴式微創(chuàng)連續(xù)監(jiān)測血糖儀舉例。它由傳感器(包埋于皮膚之下)、轉(zhuǎn)換器(固定于傳感器之上發(fā)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(wěn)定的關(guān)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(fā)生反應(yīng)，這種化學(xué)信號通過電極轉(zhuǎn)化為可監(jiān)測的電信號，電信號經(jīng)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(jiān)測呢？如果能夠隨時監(jiān)測患者的心臟收縮、心臟舒張以及平均肺動脈壓等監(jiān)測數(shù)據(jù)，調(diào)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(xué)監(jiān)測系統(tǒng)包括一個永久植入肺動脈的傳感器/監(jiān)控器，一個經(jīng)靜脈導(dǎo)管用于傳送和部署傳感器，一個電子系統(tǒng)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(shù)據(jù)庫。

遵照程序，病人在家里無線監(jiān)測其肺動脈壓力，數(shù)據(jù)立即傳送到安全的數(shù)據(jù)庫，供醫(yī)生可通過網(wǎng)站實(shí)時監(jiān)測。

小 結(jié)

傳感器因其處在采集數(shù)據(jù)的最前哨，在醫(yī)療健康領(lǐng)域一直是個重要角色。結(jié)合新材料、納米技術(shù)、生物技術(shù)，以及供電技術(shù)、新型通訊技術(shù)等相關(guān)傳感器領(lǐng)域的周邊技術(shù)發(fā)展，催生了一批以創(chuàng)新傳感器技術(shù)為核心的醫(yī)療健康新興產(chǎn)品與服務(wù)模式。新型的醫(yī)療傳感器具有更靈敏、微型化、便捷、成本低、無創(chuàng)或者微創(chuàng)、互聯(lián)性等優(yōu)點(diǎn)。

傳感技術(shù)在醫(yī)療事業(yè)上有很大的發(fā)揮空間，現(xiàn)在，傳感器已經(jīng)在癌癥治療、無創(chuàng)檢測等領(lǐng)域表現(xiàn)出了巨大的潛在能力。未來，傳感技術(shù)還會不斷進(jìn)步，傳感器在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用或許還會越來越廣泛和深入，而這也將促進(jìn)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷和治療的方法得到更大的發(fā)展。到時候，受益于傳感技術(shù)的發(fā)展，遺傳病、心臟病、高血壓、漸凍癥、血液病等醫(yī)學(xué)難題也可能會得到一定程度的解決。

關(guān)于醫(yī)療領(lǐng)域的的科技產(chǎn)品還有很多很多，這些產(chǎn)品都有一個共同的目的更科學(xué)更早、更準(zhǔn)確的診斷和預(yù)防同時減輕對疾病以及治療的恐懼和排斥。也堅(jiān)信隨著科技的發(fā)展，會有更多現(xiàn)代科技被應(yīng)用到人類的健康事業(yè)上，為人類謀福。