微型医疗传感器极大促进了手术成功
微创医疗手术比开放手术有很多优点。医疗传感器为外科医生提供必要的信息反馈,降低对患者的风险。
与开放式手术相比,微创医疗手术有许多优点,如对身体的损伤少、疼痛少、并发症少、住院时间短、整体恢复速度快等。由于技术的进步,微创手术已经取代了许多种更具侵入性的手术。这些进步之一是使用医疗传感器,向外科医生提供反馈,更好地控制、改善结果和降低风险。
TE Connectivity公司工程高级总监马克·希尔加利(Marc Schillgalies)说:“有几种传感器类型应用于这些微创手术。然而,它们外观在很大程度上取决于操作的类型或应用的类型.这些应用的两种主要传感器类型是压力传感器和温度传感器。这些小医疗传感器能测量1FR的尺寸,根据French量规测量导管外径,相当于0.33毫米。”
TE Connectivity的IntraSense传感器
压力和温度传感器
压力传感器通过血管,或在某些情况下通过血管,在导管尖端安装传感器测量各种情况下的压力。可以测量因头部外伤导致脑肿胀的颅内压。用于监测手术部位的血压,确定血管是否被刺穿,因此可以解决泄漏等问题。一种消融术使用一个充气的小气球插入血管,需要压力传感器来确定这个小气球何时充气足够大。
马克·希尔加利(Marc Schillgalies)说:“温度传感器在手术过程中提供重要的信息,如消融需要的热量。热量是以不同的方式产生,比如用激光,或用射频诱导的微波过程。一方面,要足够的热量来让手术成功。另一方面,不想产生太多的热量来破坏下面的组织。为此,这种传感器类型唯一能做的事情就是测量表面温度。”
PMUT和力传感器
由于血管体积小,目前没有足够的空间安装带有传感器的摄像头。外部成像,如x射线或计算机断层扫描(CT)经常与这些应用一起使用。然而,来自传感器的反馈是至关重要的。
马克·希尔加利(Marc Schillgalies)说:“我们正在研究一种帮助导航的传感器技术,利用超声波‘观察’到下一条血管的距离,或者指示是否有分叉。这些传感器类型被称为PMUT(压电微机械超声波换能器),就像车辆上的停车传感器。他们会发出信号,表明做手术的人是否靠近问题区域或血管壁。”
他同时表示,目前还在开发力传感器。例如,一些手术工具,如用来取组织样本的小镊子。要确保能控制住所压制的力。有时需要关闭一个血管一段时间来限制血液流动,但不想破坏它。很容易在上面施加太多的机械力,所以你需要某种反馈,可以及时调整。与其他传感器类型一样,它必须足够小,并且它需要对非常小的变化敏感。
为微创手术设计传感器
除了足够小之外,医疗传感器还需要非常快。它们还必须为身体内部的环境而设计。有些需要能够在人体内部保留较长一段时间。这就需要排除任何可能引起负面反应的材料。设计师必须依赖生物相容性测试或使用已为此目的认证的材料。
另一个重要的考虑因素是杀菌消毒。可重复使用的医疗传感器类型,必须能够承受清洗过程。通常清洗消毒需要高温和高压的结合,使温度升高到足以杀死材料上的任何病毒或细菌。首先,需要保证一定的密封防水等级。其次,如果温度超过100摄氏度,就会导致有机材料,比如粘合剂,出现问题,所以它们需要为这种高温而设计。通常,辐射可用于消毒,但缺点是它会破坏电子产品。在血压的应用中有这个问题。Schillgalies说:“我们正在设计一种产品,可重复使用5个或10个使用周期。在这种情况下,我们实际上准备了带有屏蔽层的产品来保护电子产品。我们的合作伙伴还生产了一些特殊的电子元件,它们能够承受辐射,这有点类似于卫星上的功能。”
Schillgalies承认,开发医疗传感器需要突破目前的障碍。需要与客户合作,共同了解如何解决医疗问题。这不是如何解决关于如何感知事物的技术问题,而是如何解决医疗问题,以及未来最好的解决方案。这同样非常令人兴奋。
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