醫(yī)學不推進技術，技術進步醫(yī)學。對于攔截和預防性醫(yī)療技術的診斷，維護和監(jiān)測尤其如此。特別是傳感器技術，基于小型化的改進 - 特別是在MEMS領域 - 處于進步的最前沿。 MEMS芯片感應壓力，檢測運動（或缺少運動），識別和測量力，泵送流體，控制流量等。

傳感器通過植入，通過切口放入導管或用于體腔來使用;外部傳感器用于接觸體液和醫(yī)療設備。

今天的植入式傳感器體積極小，重量輕，堅固耐用，可長時間使用。今天的醫(yī)療傳感器能夠區(qū)分步行，跑步和其他體力消耗。鑒于某些設計中的電源是一個問題，例如心臟起搏器，壓電聚合物傳感器是微型的，可靠的，并且除了它們可以從它們運行的環(huán)境中利用之外不需要電力。類似地，植入的傳感器也可以通過使用RF能量棒形式的RF技術從外部供電。當使用天線和發(fā)送應答器的魔杖靠近傳感器時，傳感器會喚醒以進行測量，通過RF鏈路將數(shù)據(jù)發(fā)送到魔杖，然后返回睡眠模式。

通過切口放置的傳感器，例如，附著在導管上，用于測量心臟中的血流量。這些類型的傳感器通常在短期內(nèi)使用，跨越幾分鐘到幾小時。

在分娩過程中使用一次性硅MEMS壓力傳感器來測量收縮頻率和壓力，并在嬰兒出生后將其移除。一次性口服和直腸探針用于測量體溫。

暴露于液體的傳感器包括通常在外科手術過程中用于監(jiān)測血壓的一次性血壓傳感器。這些傳感器定期更換。傳感器模塊插入監(jiān)視器并記錄所有提取的信息。

壓阻式壓力傳感器

壓力傳感器監(jiān)測患者的病情，基于壓阻技術，提供基本的放大和溫度補償設備（圖1）。飛思卡爾擁有全系列的此類壓力傳感器，可在PC和串行外設接口SPI總線上進行通信。飛思卡爾MPX2053系列用于醫(yī)療應用，如有創(chuàng)和無創(chuàng)血壓監(jiān)護儀，胎心監(jiān)護儀，吸入器和呼吸機，傷口管理，病人監(jiān)護，肺活量計和呼吸治療設備，睡眠呼吸暫停機，透析系統(tǒng)，給藥系統(tǒng)和醫(yī)院病床。這些器件是硅壓阻式壓力傳感器，可提供與施加的壓力成正比的高精度和線性電壓輸出。 MPX2053系列的特性包括溫度補償超過0°至85°C，易于使用的芯片載體封裝選項，儀表端口和非端口選項。

圖1：集成在壓力傳感器芯片上的內(nèi)部電路的框圖。

運動傳感器在醫(yī)療應用中也發(fā)揮著重要作用。在移動或缺乏移動很重要的情況下，準確地檢測和監(jiān)視運動是很重要的。床 - 患者定位，患者監(jiān)測，活動和不活動以及自由跌落檢測都是可能的。例如，手持設備和游戲設備中常見的ADI公司ADXL345數(shù)字加速度計是一種高分辨率，小尺寸，低功耗的部件，可為醫(yī)療成像設備，手術儀器帶來超精細分辨率。 ，先進的假肢和帶有嵌入式加速度計的自動除顫器，可增強反饋。此外，加速度計提供有關患者活動的有用信息，并且在佩戴時可用于檢測站立，行走，跌倒和測量震顫。 ADXL345（圖2）是一款小巧，超薄，超低功耗的三軸加速度計，具有高分辨率測量功能。設備通過將任意軸上的加速度與用戶設定的閾值進行比較來檢測是否存在運動。

圖2：ADXL345數(shù)字加速度計。 （由Analog Devices提供。）

在最近由J. Pang和I. Singh在2011年工程與計算機科學世界大會（Proceedings Volume II）上發(fā)表的一篇論文中，作者描述了使用ADXL345組合的新解決方案使用RabbitCore RCM3365板作為Web服務器，實時檢測和監(jiān)控手部動作。當手移動時，加速器檢測到運動，并將數(shù)據(jù)收集到Excel數(shù)據(jù)庫中。實驗顯示了手的位置，向前或向后移動檢測以及手位置的角度。這些類型的實驗仍處于早期階段，需要提高對小傳感器誤差的靈敏度和更準確的加速度計角度檢測，這取決于處理數(shù)據(jù)的復雜算法。

MEMS流量傳感器用于醫(yī)療應用，用于呼吸機睡眠呼吸暫停機和麻醉。例如，IDT，Integrated Device Technology Inc.FS2012-1020-NG流量傳感器（圖3顯示了該設備的模擬輸出）是一款緊湊型高性能傳感器，在高流速或低流速下具有高分辨率和可重復性

圖3：輸出電壓特性：0至2 L/min（正常）體積流量。 （由IDT提供。）

FS2012流量傳感器系列代表了一種經(jīng)濟高效的解決方案，可以測量流量變化時兩個熱電堆的溫度變化。溫度差通過放大的溫度補償模擬輸出信號與0.0至5.0Vdc的流速相關。其特點包括體積小，可與大多數(shù)醫(yī)療氣體配合使用，并具有出色的精確度。濕度傳感器還用于諸如呼吸治療，培養(yǎng)箱和微環(huán)境的醫(yī)療應用中。它們?yōu)楹粑鼞弥械乃吆粑鼤和C和呼吸機提供精確的RH和溫度測量，并提供最佳的溫度和RH水平，以支持孵化器和微環(huán)境中的關鍵過程和實驗。

霍尼韋爾傳感與控制HIH6130/6131系列Humidicon傳感器（圖4）是數(shù)字輸出型相對濕度（RH）和溫度傳感器組合在同一封裝中。這些器件具有多種優(yōu)勢，包括：業(yè)界領先的總誤差帶，穩(wěn)定性，可靠性，低總成本，真正的溫度補償數(shù)字I2C輸出，能效和超小型封裝。

圖4：孵化器使用霍尼韋爾HIH6130系列用于溫度和相對濕度水平。 （霍尼韋爾提供。）

隨著人口老齡化和醫(yī)療費用不斷失控，提供先進，可靠和遠程醫(yī)療服務的任何機會都代表了患者和護理人員的巨大優(yōu)勢。如上所述，具有高級功能的小型化傳感器正在進入醫(yī)療應用設計領域。在隨后的文章中，我們將探討無線體域網(wǎng)（WBAN），射頻識別（RFID），無線個域網(wǎng)（WPAN）以及醫(yī)療設計中使用的各種其他傳感器網(wǎng)絡技術的相關領域。