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計算機技術、數字信號處理技術和電子技術近年來發展迅速,相關領域得到提升,醫療領域的發展更加引人注目??梢?,醫療科技領域的高科技電子產品越來越多,如全自動生化分析儀、全身伽瑪刀治療系統、多層螺旋CT和MRI等。傳感器在醫療領域也有著廣泛的應用,能夠在感受生命體征信息方面發揮重要作用,對促進現代醫學的發展具有重要意義& ldquo第八個五年計劃;其中一個關鍵的科技項目就是傳感器,所以研究傳感器是發展當代醫學的必由之路。
1傳感器的組成和分類。
傳感器通常由兩部分組成,即轉換元件和敏感元件。其中,敏感元件是可以直接響應或感受被測信號的部分,轉換元件是將被測信號轉換為電信號的部分。根據常用的分類方法,傳感器可以分為兩類,其中生物傳感器、物理傳感器和化學傳感器屬于一類,它們都是將輸入信號轉換為電信號;扭矩傳感器、速度傳感器、流量傳感器、氣體傳感器和粘度傳感器根據輸出進行分類。以上傳感器均為大眾喜聞樂見,應用廣泛,未來發展前景廣闊。
過去,醫生收集患者信息的方式比較簡單,基本上就是& ldquowenwen wenqie & rdquo;和簡單的檢查。醫療工程于20世紀60年代在中國建立,各種高科技醫療設備得到發展,極大地豐富了醫生收集患者信息的方式,提高了整體診療水平。在醫療領域,傳感器在& ldquo眼睛和耳朵。根據診斷和治療的目的,傳感器可根據不同的采樣方法分為預防傳感器和檢查傳感器、體外傳感器和體內傳感器,根據不同的檢查目的分為形態傳感器、生理功能傳感器和臨川化學傳感器。不同的目的,不同的用途,不同的分類方法。
兩種生物傳感器的應用。
醫學上的檢查方法很多,一般的方法是實驗室檢查。但這種檢查方法繁瑣,耗時長,逐漸不能滿足現代臨床醫學的需要。生物傳感器的出現大大改善了這一現象。傳感器是一種化學傳感器,其核心部分是基于細胞、微生物、組織等生物活性單元的敏感基元。傳感器捕捉原始和目標之間的反應,并以電信號輸出。生物傳感器因其操作簡單、耗時少等優點,在醫學領域得到了廣泛的關注。
2.1原理和結構。
傳感器含有抗體、抗原、蛋白質、DNA或酶等生物活性物質。待測物質進入傳感器后,分子識別后發生生物反應,產生信息,通過化學傳感器或物理傳感器轉換成聲、光、電等信號,儀器輸出信號,我們就可以得到待測物質的濃度。傳感器的主要部件是傳感器和換能器,信號可以通過自動儀器技術和微電子技術進行處理,形成各種儀器或系統。
2.2分類和特點。
根據換能器的類型,可分為聲波傳感器、半導體傳感器、熱傳感器、阻抗傳感器等。根據分子識別元件的分類,可分為免疫傳感器、細胞傳感器和組織傳感器。
傳統的醫學檢測大多是酶分析,繁瑣且成本高。然而,生物傳感器方法可以多次使用,盡管試劑昂貴。生物傳感器具有很強的可傳遞性,也就是說,它們只對特定的底物發生反應,而不考慮其濁度和顏色。而且分析速度快,一分鐘就能得到結果。誤差可控制在1%以內,精度有保證。與酶分析法相比,操作更簡單方便,可以進行自動化分析;生物傳感器檢測的效率更高。這些都是生物傳感器的優點。
2.3在醫療領域的應用。
生物傳感器有很多種,下面分析其中一些在醫學領域的應用。
微生物傳感器。
傳感器傳感器是一種含有微生物的膜,其工作原理是微生物會消耗待測溶液中的溶解氧,并放出熱量或光,從而達到定量檢測待測物質的目的。與酶傳感器相比,微生物傳感器使用穩定,成本較低,但應用不像酶傳感器那樣廣泛。數據顯示,微生物傳感器可以檢測大約60到70種物質。微生物會被待測物質毒害,這是影響傳感器精度和壽命的主要因素。如果這個問題得到解決,微生物傳感器的市場指日可待。
酶傳感器。
這種傳感器的敏感元件是固定化酶,因此不需要花費大量的能量來提取酶。酶傳感器可用于臨床測定尿素、葡萄糖、乳酸、天冬酰胺等生化指標。例如,葡萄糖傳感器已經發展到第四代并得到廣泛應用,乳酸傳感器技術在國際上已經相當成熟。臨床上,要檢測患者的腎功能,需要先對腎功能進行診斷,然后有針對性地實施人工透析。在這種情況下,應該使用尿素傳感器。酶傳感器的研究時間和開發時間較長,市場上酶傳感器的種類有200多種。
基因傳感器。
基因傳感器是近年來出現的一種傳感器,但其技術比較先進。國內外許多專家學者對基因傳感器進行了研究,現已成為研究熱點之一?;騻鞲衅骰诟咛禺愋噪s交。一般來說,基因傳感器上大約有30個單鏈核酸分子,通過與目標序列雜交來確定目標核酸分子。目前,DNA傳感器是研究和應用最廣泛的基因傳感器,主要用于檢測結核分枝桿菌、HIV和乙肝病毒,從而達到診斷疾病的目的。