醫療電子技術在醫療保健中的應用
1 分鐘
為了提升人類的生活品質，醫療設備在進行侵入性手術時扮演關鍵角色。如今，每一項醫療設備至少都會使用一個感測器來進行健康監測。為了符合醫療電子嚴格的要求，各種感測器已被整合進來，用於診斷與治療突發疾病及生理障礙。醫療電子的演進速度不像其他消費性電子那麼快，因為我們不容許任何錯誤，寧可犧牲速度也要追求結果的準確性。因此，醫療電子不需要超高效能的處理器或顯示晶片。本文將探討一些醫療產業中使用的健康感測器及其應用。
1. 什麼是醫療電子？
根據定義，「醫療電子」是研究用於診斷與治療健康的電子儀器與設備的學科。它是應用於醫學與生物學的嵌入式系統設計。感測器在將醫療應用帶入現實世界中扮演主導角色。氣流、溫度、濕度、壓力轉換器、熱敏電阻等感測元件已被證明是執行醫療解決方案的必要項目。以下是電子在醫療領域的應用清單。
2. 穿戴式裝置在醫療電子中的角色：
現代最廣為人知的創新之一，就是電子在穿戴式裝置中扮演基礎角色。這包括眼鏡、智慧手錶、戒指，甚至衣物，都具備病患監測的潛力。穿戴式裝置的開發重點在於新型生物感測器，用於測量心率、體溫與睡眠習慣等。除了基本功能外，製造商在為穿戴式裝置選擇電子元件時，還需考量許多其他因素。
3. 醫療電子的應用：
⦁ 麻醉
⦁ 呼吸監測
⦁ 血壓分析
⦁ 體內含氧量測量
⦁ 診斷影像
⦁ 視障掃描（條碼掃描器）
⦁ 健康與保健理解
⦁ 壓力測量
⦁ 心率監測
⦁ 肺功能監測
⦁ 血糖監測
⦁ 藥物遞送
⦁ 骨科
⦁ 定點照護分析
⦁ 心臟科
⦁ 腫瘤科
接下來我們將探討醫療產品中使用的各種感測器與裝置。
4. 不同類型的醫療應用：
每一種醫療產品都有其特定功能，而這些功能透過類比或數位感測器來實現。
1. 血糖儀：
糖尿病如今是全球性的重大問題。為了控制血液中的胰島素濃度，血糖儀是必要的。血糖儀能準確計算血液中的葡萄糖濃度（血糖值）。
2. 血氧儀：
相較於使用侵入式方法來了解氧氣與脈搏速率，更好的方式是使用血氧儀。脈搏血氧儀能讀取血液中的氧氣濃度與脈搏速率，並以圖形化數位顯示器呈現。這是一種無痛的方法，可了解輸送到血液組織的氧氣與脈搏濃度。它能準確測量血液中的氧飽和度、脈搏速率，並可判斷肺部的氧氣濃度。
3. 血壓計 – 血壓測量：
了解血壓對於避免導致致命性中風的高血壓風險至關重要。血壓計是一種測量儀器，用於了解血壓濃度，並在心跳不規則時發出警示。其應用包括心率測量、血壓測量與高血壓控制。
4. 數位溫度計：
數位溫度計是一種用於測量體溫的電子設備。它使用 RTD 感測元件 PT 1000。RTD 感測器將電阻作為輸入，並根據電阻變化產生數位輸出。現代溫度計多採用紅外線偵測技術。當體溫升高時，人體發出的紅外線量增加，因此可被偵測到。
5. 數位聽診器：
數位聽診器是一種測量儀器，用於聆聽體內產生的聲音，特別是心臟與肺部呼吸聲。其應用包括助聽、記錄心音與肺音，以及醫學研究的線上教育。
6. 心律調節器：
心律調節器是一種用於解決心跳缺失或心跳過慢的裝置，透過產生電脈衝讓心臟恢復正常運作。心臟正常運作需要電脈衝（由竇房結產生）。但由於心律異常與多種健康因素，這可能無法以固定速率發生。此時，心臟將無法從竇房結接收訊號。
7. 麻醉機：
這是一種在手術或操作過程中遞送藥物讓病患放鬆並失去意識的方法。它會阻斷傳遞疼痛訊號到大腦的相關神經。但在睡眠狀態下，仍需維持氧氣、空氣、一氧化二氮與異氟烷等所需氣體的濃度。為此，需要使用感測器來控制溫度、濕度與壓力。
⦁ 熱敏電阻感測器用於監測與控制空氣溫度。磁控開關 [霍爾感測器] 用於加熱器組件中的馬達控制。
⦁ 氣流（呼吸）感測器用於測量病患的空氣與氧氣濃度。混合氣體給予病患的量會顯示在圖形顯示器上。
5. 醫療電子認證流程：
醫療設計流程中不可或缺的一環就是認證程序，它決定了您的裝置是否已準備好上市。此流程由各國監管機構定義、控管與執行，各國規定不同。例如，美國由 FDA 監管醫療設備，歐洲由 EMA 監管，加拿大則由 Health Canada 監管。本文將聚焦於FDA 監管，因為美國醫療市場龐大，且 FDA 的規範與全球大多數法規相符。
設備分類：
FDA 的產品認證規則取決於醫療設備的性質。為此，該機構定義了三種不同的設備分類，以明確產品必須經歷的流程，包括上市前申請、核准與控管。醫療設備依風險等級進行分類。
在 JLCPCB，我們深知在醫療電子設備製造中，精度與可靠度有多麼關鍵。從原型到量產，我們先進的 PCB 製造服務支援醫療應用所需的嚴格標準 —— 確保感測器、監測設備與醫療儀器的穩定效能。憑藉高製造精度、多種材料選擇與嚴格的品質控管，JLCPCB 致力於協助醫療產業的工程師與製造商，將安全可靠的醫療電子產品推向市場。
結論：
醫療電子是一個關鍵領域，必須進行準確且精密的測量。必須選用精密的醫療與健康照護設備來進行精確分析。這些電子技術也正推動醫療產業的發展。未來，我們將看到這些設備的使用與重要性大幅攀升。
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