通过传感器创新使世界更健康、更安全

　　在各种应用中，从心率监视器到汽车碰撞检测器，一氧化碳指示器到人类膀胱压力测量装置，广泛的强大，可靠，低成本的传感器已经出现，其最重要的应用是减轻伤害，减少或预测健康风险的时候，人们越来越寻找新的方法来控制自己的个人福祉，以生活更健康和更好的生活。本文将研究现有的设计以及绘图板上的设计，如果没有这些传感器，就永远不会存在，也不会有助于避免生命损失。所有的部件、数据表、开发系统引用可以在凯利讯半导体网站找到的。

　　越来越多的医学应用

　　健康和生命体征医学传感器的应用已经上市了一段时间，但新的发展正在进一步传感器到未开发的医疗环境。例如，生理监测有助于诊断和持续治疗神经、心血管和肺部疾病，如癫痫发作、高血压和哮喘的大量患者。

　　在微电子领域最近的进展已经允许研究人员开发的微型电路，包括感知能力、前端放大，单片机的功能，和无线传输，都在一个可穿戴的形式因素(例如，柔性心电单元技术，如图1所示)。

　　IMEC灵活的无线心电图传感器图像

　　图1：灵活的无线心电图传感器由一个全功能的单片机技术（图片来源：凯利讯半导体）。

　　飞利浦与奈梅亨合作，NL的Radboud大学医学中心，想出了一个新的可穿戴式诊断装置对患有慢性阻塞性肺疾病(COPD)。一旦慢性阻塞性肺病患者离开医院，诊断原型使用生物传感器模块内的一次性胶粘剂补丁，收集数据日夜-包括体力活动/不活动，呼吸指示，心脏节律，心率变异性。这个数据是通过云来公司的healthsuite数字平台发送，它是共享与适当的服务提供者通过病人的门户网站应用程序访问通过平板电脑和呈现一个更完整的病人的疾病观。

　　传感器已成功地用于治疗睡眠呼吸暂停，呼吸暂停发生率高达每小时30次。一种用于睡眠呼吸暂停监测仪的例子是霍尼韦尔awm90000系列微桥的质量空气流量传感器(图2)，可在两个版本–的awm92100v有±200 SCCM与只有0.49毫巴/ 49 Pa / 0.007psi，压降流量范围通常，而awm92200v是压差版。

　　霍尼韦尔awm90000系列微桥气流质量传感器图像

　　图2：这awm92200v有两个版本-质量流量和差。

　　传感器有1毫秒的响应时间，工作电压从8伏直流电到15伏直流电，仅消耗50毫瓦的功率，非常适合电池供电的显示器。

　　在医疗监控，重要数据被自动通过传感器等器件的高度精确的模拟设备ad8232单导致心率监控前端(图3)，运行无噪音干扰环境中存在的。

　　通过模拟设备图像的ad8232

　　图3：一个由模拟设备的ad8232框图。

　　该设备在远程电极放置或病人运动产生的嘈杂环境中提取、放大和过滤小的生物电位信号。输出信号很容易通过超低功耗模数转换器(ADC)或嵌入式微控制器(MCU)获得。

　　多年来，挪威SINTEF研究者一直致力于测量身体压力开发的微型传感器。当机会与Sunnaas医院紧密合作(内索登，挪威)来到了他们决定把重点放在测量膀胱内压，这要看手术的必要条件是必不可少的，或者是否可以用药物治疗。测量显示膀胱是如何填充和排空的。

　　目前，测量是使用一个导管插入到尿道，使膀胱可以装满水。这是对病人的不舒服，因为膀胱充满盐水的一个不同寻常的高速度，该方法也不可靠。与导管不同的是，它们的微型压力传感器可以插入皮肤下并进入膀胱。该传感器放置在不引起病人不适的情况下，病人可以在没有破坏性导管的情况下正常走动，减少感染的风险。

　　目前，传感器连接到一根细导线，但下一步是使它成为无线。另一个长期的选择是允许智能手机读取测量数据。

　　另外，微小的植入式传感器已经发展到：探测颅骨内的血液和压力;为糖尿病患者提供持续的血糖监测;允许医用质量可穿戴测量压力、癫痫发作、活动和睡眠。所有这些都已经上市了。

　　更重要的是，可吸收传感器作为一粒沙子被用来衡量化学品不仅对诊断为小，但通常看一个病人已经错过了一个剂量的药物。此外，触觉传感器，可以“感觉”一个异常的增长，例如，可能会革命性的早期预警癌症患者也在绘图板上。

　　提高安全性

　　通常我们认为汽车和医疗应用程序是完全不同的，但有一个救命的传感器应用，横跨两。可穿戴设备，测量心率和呼吸率和疲劳可以位于安全带和座椅套，分别。如果司机睡着了，警报器就会在失去控制前发出警报。当疲劳或困倦时，呼吸和心率往往与正常情况不同，因此基于传感器的系统可以在不太晚之前准确地监测和提醒司机。

　　为了帮助设计工程师快速方便地进入传感器系统进行评估，采取一些猜测工作的

　　设计过程中，公司如MEDER电子提供了易于使用的开发工具包。例如，该公司的簧片传感器/磁铁设计评估工具包(图4)有四种配置，每种配置包括三种不同的传感级、B、C和D的簧片传感器，以及一个匹配传感器外壳中的一个匹配致动器磁铁。功能包括3-D驱动插图提供传感器操作简单的指导方针，驱动距离数据提供五个位置，并在螺杆紧固或螺纹安装选项的运动配置。

　　评价工具的图像来自梅代尔

　　图4：评估套件从梅代尔帮助开发者的设计过程。

　　从涉及身体和安全的危险中，有许多传感器在危险环境中使用——而且清单还在增加。例如:

　　危险的一氧化碳从任何涉及火灾的地方排放，包括炉子、煤气干燥器、烤箱或热水器。每年，基于小传感器的一氧化碳装置可以挽救许多人的中毒和疾病和死亡。

　　氰化物中毒起效快，半小时内可致死。然而，氰化物是否是罪魁祸首的测试需要24小时来评估。南达科他州州立大学的科学家，Brian Logue，开发了一个传感器检测到不到一分钟血氰。在发展中，有前途的技术已被证明是100%准确的测试氰化物在兔子。把你的神秘书放下来-氰化物中毒不是唯一发生的地方。消防队员经常暴露在工业火灾中。

　　每年有1000多名美国猎人死于狩猎事故。新西兰的猎人开发了一种防止意外射击的安全系统——红外反光镜识别系统(虹膜)可以装在步枪上，并能在野外捕捉猎人的虹膜材料，同时发出声音和视觉警报。

　　街道不只是危险的车辆，但非常危险的骑自行车的人，特别是在交叉口。在欧洲使用的解决方案是安装在自行车后轮的veloloop传感器，检测时，车停了，搜索几个频率范围内的电磁信号。当信号被发现时，传感器发出自己的信号，并改变交通信号灯。

　　在总结

　　传感器技术的健康和安全被嵌入到一个广泛的应用领域，他们可以非常有效的。其中包括我们使用的医疗设备、我们驾驶的汽车和我们工作的环境，安全传感器和系统在确保工厂员工和工人安全方面起着至关重要的作用。名单继续增长，随着传感器变得更小，功能更高的可靠性和准确性，(因为体积)成本较低，对医疗市场和安全相关的传感器系统可以预期增长了。

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