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MEMS加速传感器在医疗领域的应用【leyu乐鱼全站官网登录】

MEMS加速传感器在医疗领域的应用【leyu乐鱼全站官网登录】

本文摘要:通过基于微电子机械系统(MICROELECTROMECHANICALSYSTEM,MEMS)的加快传感器和陀螺仪的设计,MEMS技术早已普遍应用于导航系统和游戏软件领域;但是,微型电磁式感应器技术于是以更加多地应用于医疗领域。 MEMS广泛应用于患者临床器械中。这种临床器械用作检测患者心脏的功能。医务人员一般来说使用的方法是通过心电图来检查患者心脏功能情况。 在心电图检查过程中,医务人员不会将一套电极相连在人体上,使其与皮肤表面认识。

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通过基于微电子机械系统(MICROELECTROMECHANICALSYSTEM,MEMS)的加快传感器和陀螺仪的设计,MEMS技术早已普遍应用于导航系统和游戏软件领域;但是,微型电磁式感应器技术于是以更加多地应用于医疗领域。  MEMS广泛应用于患者临床器械中。这种临床器械用作检测患者心脏的功能。医务人员一般来说使用的方法是通过心电图来检查患者心脏功能情况。

在心电图检查过程中,医务人员不会将一套电极相连在人体上,使其与皮肤表面认识。通过这种方法,我们可以测量简单的向量心电图(VCG)。向量心电图是一种传统的方法,它可以记录患者心电P-QRS-T波的振幅和时间或者意味着记录R波峰值的时间。

这种向量心电图跟图一所示的心率监测或者运动计算机中表明的图像一样。  图一:心电图中的P-QRS-T波。  心电图可以为我们获取大量涉及信息,这些信息还包括心脏功能障碍、心脏疾病、以及心脏功能完全恢复情况、患者的躯体和心理压力情况。

但是,心电图无法很好地检查患者心脏的机械泵血功能或者心脏的机能。此外,这些电极可能会阻碍患者的日常生活,特别是在是阻碍患者的娱乐活动和夜间的心电监测。幸运地的是,在医疗领域,我们可以通过其他手段来检查心脏的功能情况,如心脏成像监护和心脏冲击扫瞄图(Ballistocardiology,BCG)。

机械式心冲击扫瞄图记录着心脏的电信号,但是其信号延后30到40微秒。  利用心脏冲击扫瞄图,我们可以通过检测胸部的动力和加快情况记录心脏的机械活动。

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此外,还有一种方法,通过遥控心脏冲击扫瞄图,我们可以检测心脏的泵血机能。运用遥控心脏冲击扫瞄图,我们可以不必须将电极或者器械认识到患者的皮肤表面。这种方法对于检测患者日常生活过程中的心电活动是一种相当大的优势。

由于血流一般来说朝一个方向流动,因此我们可以只必须记录在一个轴的血流方向才可,例如人从头到脚的长度轴向。  心脏冲击扫瞄图可以很好地用作预防性医学领域,如用作检测身体和心理压力情况或者用作检测早期冠心病。

图二中表明的波幅测量的是心脏的每绝输出量:从时间上看,我们可以推断出心脏的功能情况、心率、以及心率的变异情况。心率的变异情况很好地记录了该患者的完全恢复情况和在检测过程中忍受的压力情况。图二中的振幅I和IJ可以有效地应用于评估某些疾病的相当严重程度,如动脉瓣膜病、冠心病、甚至可以评估患者的寿命。  图二:心脏冲击扫瞄图波形。

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  通过加快传感器记录心脏的冲击信号有相当大的可玩性,心脏活动的加快信号十分低弱,而感应器自身的噪音、环境噪音较为大,同时还有可能不存在医疗检查过程中经常出现的机械频率响应和振动阻碍(如测体重的电子称和患者的病床)。在病床上监测心脏冲击扫瞄图特别是在最重要,因为这种心脏冲击扫瞄图可以在不阻碍患者睡眠中的情况下,对患者的身体健康和功能完全恢复展开监测。心脏冲击扫瞄图不必须电极认识,因此会影响患者的日常活动,也会阻碍患者的睡眠中。

基于这种独有的优势,心脏冲击扫瞄图在某些领域的起到十分明显,这些领域还包括监测患上由于身体或者心理疾病而产生睡眠中障碍的患者的心脏功能,以及监测运动员最佳训练效果从而防止训练过度。  在一项近期的电子产品设计研究中,日本村田制作所(Murata)的电子工程师对住院病人在病床上的活动展开了研究,并将患者的病床活动从心脏冲击扫瞄图信号中分离出来。经过如此处置后的心脏冲击扫瞄图信号如图三右图。该图表明随着时间的流逝,病床的共振对心脏冲击扫瞄图信号及其延后有一定的影响。

可信的信号测量结果是在10-3g(cm/s2)范围以内,这拒绝具备出色分辨率的传感器。


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