计算机技能、数字信号处理技能以及电子技能近年来开展迅速,相关的范畴也因而得到了推进,医学范畴的开展愈加明显。能够看到,在医学科技范畴中呈现了越来越多的高科技电子产品,例如主动生化剖析仪、全身伽马刀医治体系以及多层螺旋 CT 和MRI 等,传感器在医学范畴中的运用相同十分广泛,传感器能够发挥感触生命体征信息的重要效果,对推进现代医学开展有重要意义“,八五”要点科技攻关项目之一便是传感器,因而研讨传感器是开展今世医学的必经之路。
1 传感器的组成与分类
传感器一般由两个部分组成,即转化元件和灵敏元件。其间灵敏元件便是能够直接呼应或许感触被丈量的部分,而转化元件便是将丈量到的信号转化为电信号的那部分。依照现在遍及运用的分类办法,能够将传感器分为两类,其间比如生物传感器、物理传感器和化学传感器等归于一类,这几种都是将输入信号转化为电信号 ;而力矩传感器、速度传感器、流量传感器、气敏传感器和粘度传感器等,这几种是依照输出量分类的。上述都是都是较为遍及并运用广泛的传感器,在未来有宽广的开展前景。
在曩昔,医师搜集患者信息的办法比较简略,基本上都是“望闻问切”以及简略的查看。我国在上世纪六十年代建立了医学工程,多种高科技医疗设备被开发出来,大大丰厚了医师搜集患者信息的办法,也提高了医治和医治的全体水平。在医学范畴,传感器起到的是“耳目”的效果,传感器品种繁复,用处纷歧,依照医治意图能够分为防备传感器、查看传感器等,依照采样办法不同则能够分为体外传感器和体内传感器,依照查看意图的不同又能够分为形态学传感器、生理功能传感器和临川化学传感器等。意图不同,用处不同,分类办法也不尽相同。
2 生物传感器的运用
在医学中有多种查验办法,一般的办法是在实验室查验,可是这种查验办法进程繁琐,花费时刻较长,逐步无法满意现代临床医学的需求,生物传感器的呈现大大改观了这种现象。生物传感器是化学传感器的一种,中心部分是以比如细胞、微生物、安排等的生物活性单元为根底的灵敏基元,传感器捕捉到基元和方针之间的反响并将其用电信号输出,因为生物传感器具有操作简略、花费时刻较少等长处,在医学范畴被广泛重视。
2.1 原理和结构
传感器中包括抗体、抗原、蛋白质、DNA 或许酶等生物活性资料,待测物质进入传感器后,分子辨认然后产生生物反响并产生信息,信息被化学换能器或许物理换能器转化为声、光、电等信号,仪器将信号输出,咱们就能够得到待测物质的浓度。传感器的首要组成部分是感触器和换能器,再将信号经过主动化外表技能和微电子技能处理,就能构成各种仪器或许体系。
2.2 分类和特色
依照换能器品种分类,能够分为声波传感器、半导体传感器、热传感器、阻抗传感器等 ;依照分子辨认元件品种分类,能够分为免疫传感器、细胞传感器和安排传感器等。
传统医学查验大多是酶剖析法,这种办法过程繁琐,费用较高,而选用生物传感器的办法,尽管试剂价格昂贵可是能够屡次运用;生物传感器有很强的转移性,即只对特定的底物产生反响,不管其浊度和色彩怎么 ;再者剖析速度较快,一般一分钟就能得到成果 ;差错能够控制在 1% 以内,准确度能够确保 ;相对于酶剖析法操作愈加简洁,能够进行主动化剖析 ;生物传感器查验功率更高。上述都是生物传感 器的长处。
2.3 医学范畴中的运用
生物传感器有许多种,下面针对其间几种传感器在医学范畴中的运用打开剖析。
2.3.1 微生物传感器
微生物传感器的感触器是含有微生物的膜,作业原理是微生物会耗费待测溶液中的溶解氧,放出热量或许光,到达定量检测待测物质的意图。相对于酶传感器,微生物传感器运用安稳而且本钱更低,可是运用规模不及酶传感器,数据显现,微生物传感器能够检测的物质约为 60 种到 70 种。微生物会遭到待测物质的毒害影响,这是影响传感器准确度和寿数的首要因素,处理了这个问题,微生物传感器市场化指日可下。
2.3.2 酶传感器
这种传感器的灵敏元件是固定化酶,运用酶传感器就不需求花费许多精力去提取酶。临床上测定尿素、葡萄糖、乳酸、天门冬酰胺等生化方针能够选用酶传感器,例如现在的葡萄糖酶传感器现已开展到了第四代,运用规模广泛,而且国际上乳酸酶传感器技能现已适当老练。临床上要查验患者肾功能就要进行肾功能确诊,然后针对性的施行人工透析,这种情况下就要运用尿素传感器。酶传感器研讨时刻和开展时刻都较长,市场上的酶传感器现已到达了超越 200 种。
2.3.3 基因传感器
基因传感器是近年来才呈现的一种传感器,可是技能先进,国内外也有许多专家学者针对基因传感器进行研讨,现在现已成为研讨热门之一。基因传感器的根底是杂交高特异性,一般基因传感器上有 30 个左右的核苷酸单链核酸分子,经过和靶序列杂交测定方针核酸分子。现在研讨和运用较多的基因传感器是 DNA传感器,首要用于结核杆菌、艾滋病毒和乙肝炎病毒等的检测,然后到达确诊疾病的意图。
3 光纤传感器的运用
传达光并不是光纤的仅有用处,还能够用来交流信息。光纤能够将各种参数和待丈量结合起来,得到被测信号的状况,将其转化为光信号输出。相对于传统传感器,光纤传感器反响速度更快、灵敏度高,在运用进程中不会产生电磁搅扰,光纤密度小、保密性佳而且便于保存,因而光纤传感器在许多范畴都有运用。
3.1 原理和分类
基本原理便是光经过光纤进入调制区,然后和被测参数产生效果,被测参数会使光的频率、强度和相位等产生改变,改变后的光经过光纤经过调制器输出被测物理量。依照传感原理,光纤传感器能够分为两类,即传感型传感器和传光型传感器 ;依照丈量目标能够分为流量传感器、方位传感器、温度传感器、图画传感器等,医学范畴如今运用较多的是传光型传感器。