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談談光柵式傳感器在醫(yī)學中的應用

更新時間:2021-08-24      點擊次數:1151
 
  光柵式傳感器指采用光柵疊柵條紋原理測量位移的傳感器。光柵是在一塊長條形的光學玻璃上密集等間距平行的刻線,刻線密度為10~100線/毫米。由光柵形成的疊柵條紋具有光學放大作用和誤差平均效應,因而能提高測量精度。傳感器由標尺光柵、指示光柵、光路系統(tǒng)和測量系統(tǒng)四部分組成。標尺光柵相對于指示光柵移動時,便形成大致按正弦規(guī)律分布的明暗相間的疊柵條紋。這些條紋以光柵的相對運動速度移動,并直接照射到光電元件上,在它們的輸出端得到一串電脈沖,通過放大、整形、辨向和計數系統(tǒng)產生數字信號輸出,直接顯示被測的位移量。
  光柵式傳感器在醫(yī)學中的應用:
  醫(yī)學中用的傳感器多為電子傳感器,它對許多內科手術是不適用的,尤其是在高微波(輻射)頻率、超聲波場或激光輻射的過高熱治療中。由于電子傳感器中的金屬導體很容易受電流、電壓等電磁場的干擾而引起傳感頭或腫瘤周圍的熱效應,這樣會導致錯誤讀數。近年來,使用高頻電流、微波輻射和激光進行熱療以代替外科手術越來越受到醫(yī)學界的關注,而且傳感器的小尺寸在醫(yī)學應用中是非常重要的,因為小的尺寸對人體組織的傷害較小,而光纖光柵傳感器正是目前為止能夠做到的最小的傳感器。它能夠通過最小限度的侵害方式測量人體組織內部的溫度、壓力、聲波場的精確局部信息。到目前為止,光纖光柵傳感系統(tǒng)已經成功地檢測了病變組織的溫度和超聲波場,在30℃~60℃的范圍內,獲得了分辨率為0.1℃和精確度為±0.2℃的測量結果,而超聲場的測量分辨率為10-3atm/Hz1/2,這為研究病變組織提供了有用的信息。
  光纖光柵傳感器還可用來測量心臟的效率。在這種方法中,醫(yī)生把嵌有光纖光柵的熱稀釋導管插入病人心臟的右心房,并注射人一種冷溶液,可測量肺動脈血液的溫度,結合脈功率就可知道心臟的血液輸出量,這對于心臟監(jiān)測是非常重要的。
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