基于无线数据传输的医用微型压力传感器系统的开发

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随着传感器、物联网等技术的不断发展,智慧医疗正逐步实现从概念向实际产品的转变,尤其是随着近年来传感器在微型化、柔性化、智能化等方面不断取得突破,医用微型压力传感器系统等在医学领域正得到越来越广泛的应用。本文结合柔性压力传感技术、无线传感网络以及云平台等技术,设计制作了一种医用微型压力传感器及其配套系统,并主要针对医学上的一种常见的外科病症——骨筋膜室综合征在临床中遇到的无创监测的难题,用于该病症的实时监测和辅助诊断。与目前临床上采用“穿刺”测量筋膜室内压力所不同的是,本系统着眼于骨筋膜室综合征的无创式监测,用医用胶布将一种柔性微型传感单元粘贴于受伤处,通过该柔性传感单元可以实时测量此处压力(外压)的大小,进而可以知道筋膜室内压力的情况,柔性压力传感单元再结合后续的柔性电路通过无线通信的方式将测量到的数据实时地发送给数据汇聚节点,然后数据汇聚节点再将收集到的数据通过串行通信的方式传输给上位机,上位机软件对这些数据处理、存储之后上传到云端服务器。医生和病人及病人家属都可以通过电脑或手机访问云端服务器上存储的压力数据,这样医生就可以通过该系统实时了解患者的病情并由此做出准确判断,能够大大降低误诊的概率。通过本文的工作,设计制作出了全器件物理尺寸仅为55mm*35mm的柔性压力传感器及其配套的无线数据传输和处理系统,整个柔性压力传感器的传感单元及电路板全部采用柔性材料制造,可穿戴性强,并且可以在室内65m的范围内持续无线通信长达48小时。此外,本系统的上位机软件可以将接收到的压力数据实时绘图显示、本地存储以及上传云端服务器。最后,通过一个骨筋膜室综合征的模型仿真实验,证明了骨筋膜室外压与内压存在一定的关系,验证本系统在原理上的可行性。此微型压力传感器系统的架构设计具有良好的扩展性,不仅可以用于骨筋膜室综合征的监测,还可以用于医疗康复等诸多领域,具有十分广阔的应用前景。
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