传感器之医学应用专家讲座

传感器在医学上应用指导老师：蔡晓雯传感器之医学应用专家讲座第1页我们团体and课题1234胃镜—图像传感器电子血压计—压力传感器助听器—声音传感器温度计—温度传感器传感器之医学应用专家讲座第2页电子胃镜是内窥镜一个，主要由内镜、电视信息系统中心和电视监视器三个主要部分组成。电子胃镜可取得高清楚度图像，经过计算机能够进行各种图像处理，进行三维显像、测定粘膜血流、粘膜局部血色素含量及局部温度等。

传感器之医学应用专家讲座第3页借助一条纤细、柔软管子伸入胃中，医生能够直接在显示器上观察食道、胃和十二指肠病变，尤其对微小病变。利用胃镜能够看到X射线不能显示病变，这就很大程度上提升了对病原查找准确度，能够在屏幕上直观观察到病变

传感器之医学应用专家讲座第4页CCD图像传感器由许多感光元件组成，每一个元件称为一个像素。像素数量对图像质量有很大影响，像素数越多，对细节展示越显著，图像清楚程度越好。电荷耦合器件（ChargedCoupledDevice，缩写为CCD）是一个大规模金属氧化物半导体集成电路光电器件。于1969年在贝尔试验室研制成功，CCD是由若干个电荷耦合单元组成，其基本单元是MOS(金属-氧化物-半导体)光敏元，分为线型（Linear）与面型（Area）两种传感器之医学应用专家讲座第5页01MOS光敏元结构它以P型(或N型)半导体为衬底，上面覆盖一层厚度约为120nm氧化物SiO2作为电解质，再在SiO2表面依次沉积一层金属电极为栅电极，形成了金属-氧化物-半导体MOS结构元。当在金属电极上施加一个正电压Ug时，衬底接地，在电场作用下，硅中载流子(空穴)受到排斥，形成一个电子、空穴都很稀少耗尽层，称为势阱。当有光照在硅片上时，半导体硅将产生电子-空穴对，由此产生光生电子就被附近势阱所吸收，而同时产生空穴被排斥出耗尽层，势阱所吸收光生电子数量与入射到该势阱附近光强成正比，这么一个MOS光敏元叫做一个像素，储存了电荷势阱称为电荷包。传感器之医学应用专家讲座第6页电子血压计是利用当代电子技术与血压间接测量原理进行血压测量医疗设备。电子血压计有臂式、腕式之分；其技术经历了最原始第一代、第二代（臂式使用）、第三代（腕式使用）发展。电子血压计已经成为家庭自测血压主要工具。电子血压计也越来越多地被用于医院等医疗机构。传感器之医学应用专家讲座第7页测量血压仪器称为血压计。血压计可分为直接式和间接式两种。两种血压计工作原理是不相同，直接式是用压力传感器直接测量压力改变；间接式工作原理则是控制从外部施加到被测部位上压强，并将控制结果与其相关柯氏音产生和消失信息加以判断。前者不论对动脉或静脉都可连续测试，而后者只能测量动脉收缩压和舒张压。传感器之医学应用专家讲座第8页间接法测量仪器有汞柱血压计、随机零点血压计、弹簧表式血压计、自动电子血压计、间歇式长时间血压测量计、皮肤小动脉血压测定计等。这些血压计都是依据不一样需要而设计，如随机零点血压计是为克服目测等人为误差而较准确地研究血压改变时应用；间歇式长时间血压测量计则是用来连续24小时监测血压改变；皮肤小动脉血压测定计是为幼儿、婴儿、新生儿而设计；因为智能化发展，电子血压计可自动向充气袖带内充气及显示血压值读数。指套式电子血压计只需将一个指套戴在手指上，就可自动测量血压，更为方便。传感器之医学应用专家讲座第9页手腕式是电子血压计一个。手掌大小，外形与手腕间隙更小碗带，抗菌材料制作，数字显示血压及脉搏数。手腕式血压计因为所测压力值为腕动脉“脉搏压力值”，对于大多数中、老年人，尤其是血液粘稠度高者、微循环不佳者、血管硬化症患者等较特殊人群，用手腕式血压计与用上臂式血压计屡次测量平均值之间，会有较大差异——相差±1·3kPa（10mmHg）以上是很常见。所以，对于已购有手腕式血压计个人来说，提议：用作个人监测——可随时掌握自己“血压”改变情况，但要明确指出，它所测不是习惯上所说“血压值”，而是“腕部脉搏压力值”。传感器之医学应用专家讲座第10页01语音电子血压计概述：语音电子血压计是在原有电子血压计基础上加上了语音播报功效，处理了老年人看不清等难题，更为人性化。当前国际上有添加此功效品牌为：九安、威尔康、美体康等。其中威尔康更增加血压判定功效，更智能。传感器之医学应用专家讲座第11页红外热辐射式温度传感器在自然界中，一切温度高于绝对零度物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体红外辐射能量大小及其按波长分布——

与它表面温度有着十分亲密关系。所以，经过对物体本身辐射红外能量测量，便能准确地测定它表面温度，这就是红外辐射测温所依据客观基础。相比于其它温度传感器，红外热辐射式温度传感器不需要与被测对象接触，因而不会影响人体生理状态。人体辐射红外线波长在3至16微米之间，当体温改变时，所辐射红外线能量就会改变，红外辐射测温装置就是依据这些来测量体温。传感器之医学应用专家讲座第12页临床上含有实用价值红外测温传感器红外热探测器和红外光电探测器。红外热探测器是全波长红外探测器，其首先用黑化元件吸收入射红外线辐射能量，使感温元件温度升高，再经过适当温度敏感元件将温度信息转变为电信号，采取温度敏感元件有热敏电阻和热电偶等。红外光电探测器敏感元件是光电器件，它能将接收到红外线转化为电信号，此传感器只能多一定波长范围红外线有响应，并需在低温〔液氮冷却〕下工作传感器之医学应用专家讲座第13页

眼镜式助听器耳背式助听器制式助听器盒式传感器声

音

传

感器传感器之医学应用专家讲座第14页任何助听器都包含6个基本结构。

1．话筒（传声器或麦克风）接收声音并把它转化为电波形式，即把声能转化为电能。2．放大器放大电信号（晶体管放大线路）3耳机（受话器）：把电信号转化为声信号（即把电能转化为声能）。4．耳模（耳塞）：置入外耳道。5．音量控制开关6.电源：供放大器用干电池。传感器之医学应用专家讲座第15页声音传感器的作用相当于一个话筒(麦克风)。它用来接收声波，显示声声音的振动图象。麦克风的本质是换能器，它的作用是把声音信号转变为电信号以供放大器处理，麦克风是助听器的“入口”，它的性能，特别是它的频响特性在很大程度上决定了助听器的性能。概述传感器之医学应用专家讲座第16页

该传感器内置一个对声音敏感电容式驻极体话筒。声波使话筒内驻极体薄膜振动，造成电容改变，而产生与之对应改变微小电压。这一电压随即被转化成0-5V电压，经过A/D转换被数据采集器接收。工作原理传感器之医学应用专家讲座第17页A．该传感器无需再次进行校准，软件自动调零。B．采样频率要取10000次/秒或更大些，不然不能真实、准确地反应声振动图像。

C．图像纵坐标表示是与声振动对应电压数值。D.