医用传感器的作用及分类

　　医用传感器的一种用来感知生物的各种信息并转换成容易处理的电信号器件，在医学仪器的研制和医学实验中占有重要地位。从下图所示的医学测量系统框图可以看出，它是医学测量仪器的第一个环节，是医学仪器与人体直接耦合的环节，也是一个关键环节。如果没有医用传感器对原始参量进行精确可靠是测量，那么后续各环节再先进也得不到正确结果。另外，医用传感器为医学诊断仪器提供的是特定信息，它往往决定着医学仪器的测量原理和结构设计。

医学测量系统框图

　　医用传感器的作用

　　（1）提供诊断用信息：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。

　　（2）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。一心脏手术后的病人需监视其体温、脉搏、动脉压、静脉压、呼吸和心电等一系列的参数变化情况。

　　（3）人体控制：利用检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，使人与人体呼吸同步；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。

　　（4）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。

　　医用传感器的分类

　　按工作原理几类：

　　（1）物理传感器

　　利用物理性质和物理效应制成的传感器叫做物理传感器。按目前国内对传感器符号的标记方法，在这里介绍两种分类方法。一是按工作原理分类，另一是按被检测量分类。从工作原理上分有：应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器，压电式传感器、磁电式传感器、热电式传感器和光电传感器等。从被检测量来分，有位移传感器、压力传感器、振动传感器、流量传感器、温度传感器等。由于一种被检测量往往可以用数种工作原理的定语，如应变片式压力传感器、压阻式传感器和压电式传感器等。目前国内标志传感器采用大写汉语拼音字母和阿拉伯数字做标志代号。传感器标志由下列四部分构成：主称、被测量、原理、序号。例如CWY-WL-10，是序号为10的电涡流位移传感器；CY-YZ-2A是序号为2A的压阻压力传感器等。

　　（2）化学传感器

　　化学传感器是把人体内某些化学成分、浓度等转换成与之有确切关系的电学量的器件，近年来得到很大发展。它多是利用某些功能性膜对特定成分的选择作用把被测成分筛选出来，进而用电化学装置把它变为电学量。一般多是依膜电极的响应机理、膜的组成和膜的结构进行分类，分有离子选择性电极、气敏电极、湿敏电极、涂丝电极、聚合物基质电极、离子敏感场效应管、离子选择性微电极和离子选择性电极薄片等。目前利用各种化学传感器已成功的测量了人体中的某些化学成分，如用离子选择性电极测量钾、钠、氯、钙等离子；利用气敏电极测定氧分压和二氧化碳分压等。以半导体陶瓷为材料的气敏、湿敏传感器也得到广泛应用。

　　（3）生物传感器

　　它是近些年出现的新型传感器。它是利用某些生物活性物质 所具有的选择性识别待测生物化学物质的能力制成的传感器， 是一种以固定化的生物成分（酶、抗原、抗体、激素）或生物体本身（组织、细胞、细胞器）作为敏感元件的传感器。根据所用的敏感物质分为酶传感器、免疫传感器、微生物传感器、组织传感器和细胞传感器等。根据所用的信号转换器又可将生物传感器分为电化学生物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、测光型生物传感器和测声型传感器等。为了更明确的反映传感器的敏感特性和转换结构，实用中常综合使用上述两种分类法，如酶传感器中又分为酶电极、酶热敏电极、酶FET、酶光极等。

　　（4）生物电电极传感器

　　机体的各种生物电（心电、脑电、肌电、神经元放电等）。

　　按照检测的种类来区分

　　移传感器、流量传感器、温度传感器、速度传感器、压力传感器等。

　　对于压力传感器，包括有金属应变片压力传感器、半导体压力传感器、电容压力传感器等等所有能够检测压力的传感器。

　　对于温度传感器，包括热敏电阻、热电偶、pn结温度传感器等所有能够检测温度的传感器。

　　根据传感器所能替代的人体感官对传感器进行分类

　　比如说：

　　视觉传感器包括各种光学传感器以及其他能够替代视觉功能的传感器；

　　听觉传感器包括各种拾吉器、压电传感器、电容传感器以及其他能够替代听觉功能的传感器；

　　嗅觉传感器包括各种气体敏感传感器以及咒他能够替代嗅觉功能的传感器。

　　这个分类方法有利于仿生传感器的开发。除了广述列举的常见传感器分类方法以外，还会根据传感器材料、传感器结构、能量转换分式等多种分类方法，都具有各自的优点与局限性。