传感器在医用领域应用不断扩大
- 2014-12-16 17:12:586180
传感器 图片来自网络
通常医院中病人的护理都必须依靠护士不断巡视病房，定时测量病人的体温、血压、肾功能等指标，费工费事，灵敏度、准确率也不高。而随着传感器在医用领域的不断发展，传感器已经可以很测量医用上的各种细微问题。日前，韩国科学家新开发出“蜘蛛侠纳米缝隙传感器”设备能测量血压、脉搏等；美工程师开发有机光电传感器测量人体血液氧气含量等都在一定程度上推动了传感器在医用领域的应用。
韩科学家开发“蜘蛛侠纳米缝隙传感器”设备
日前，韩国科学家已发明出一款名为“蜘蛛侠纳米缝隙传感器”设备，这款可穿戴式传感器可借助蜘蛛依靠腿部的感觉器官震动求偶的原理，让一名普通人拥有“蜘蛛侠般的第六感”。据《自然》杂志描述，研究人员在粘弹性聚合物表面添加20纳米厚度的铂金层，搭建了传感器框架。
通过让表面的铂金变型延展，上下层之间便产生了空隙，暴露出底层的聚合物，他们便借此测量传感器表面的电导系数。
整套系统的独特之处在于，传感器间的缝隙间距达到了纳米级别，这也就保证了很高的传感灵敏度。例如，当把传感器配置在小提琴的表面，它能够的记录下乐曲中的每一个音符，并且将其“翻译”给外接设备，输出为电子乐曲。另外更有趣的是，将传感器佩戴在手腕处，它还能的测量人体的心跳。
不久之后，这款可穿戴式传感器设备才会走向市场，不仅使用寿命长，灵活性强，制造起来也很容易，其功能还包括医疗保健中的测量血压、脉搏等。
美工程师开发有机光电传感器测量人体血液氧气含量
美国伯克利加利福尼亚大学的工程师开发出一种外形犹如创可贴一样的新型有机光电传感器，可作为未来健康追踪器测量运动过程中的人体血液里氧气含量的增加。相关研究成果发表在近日出版的《自然·通信》上。
现在市场上有各种不同的脉搏血氧仪，测量脉率和血氧饱和度的水平，但这些设备使用的传统电子产品比较僵化，通常被固定在手指或耳垂上。
近日，这所大学电气工程与计算机科学副教授安娜·阿里亚斯介绍说：“新开发出的这种有机光电传感器能实现硅与有机或碳基材料的设计切换，研究人员能够终创建一个很薄、廉价和灵活得像创可贴的装置，可以在赛道上慢跑或徒步上山期间使用。新的原型装置与传统的脉搏血氧计相比，脉搏和氧气读数一样准确。”
传统的脉搏血氧仪通常使用发光二极管（LEDs）发出的红光和红外光通过指尖或耳垂，检测有多少光能通过其另一边。明亮的、富含氧气的血液能吸收更多的红光，而暗色调、贫氧的血液吸收更多的红外光。两个波长的比率显示出血液中含氧量的多少。
对于有机传感器，研究人员用红色和绿色的光，当区分血液中氧气水平高和低的量时，其与红光和红外光是有类似差异的。利用一个溶液处理系统，研究人员把绿色和红色有机发光二极管和半透明的光探测器放置在柔性塑料片里，通过检测新鲜动脉血流量模式，这个仪器可以计算出脉搏。
阿里亚斯说：“研究发现，如果用不同波长测量，它在工作；而如果使用非常规的半导体材料，它也在工作。并且，有机电子仪器是灵活的，可以很容易地与身体契合。”
她说：“目前常规血氧仪组件相对昂贵，如果它们被污染了，医务人员需要对其消毒。相比之下，有机电子仪器相当便宜，可以像创可贴一样一次性使用。”