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  • 【知识科普】医学领域常用的传感器应用盘点大全(一)

  • 更新时间:2018/1/26 | 来源:炜盛科技 | 打印 打印页面
  • 导读

    近年来计算机技术、数字信号处理技术以及电子技术发展迅速,相关的领域也得到了推进,医学领域的发展更加显著

    可以看到,在医学科技领域中出现了越来越多的高科技电子产品,例如自动生化分析仪、全身伽马刀治疗系统以及多层螺旋 CT 和MRI 等,传感器在医学领域中的应用同样非常广泛,传感器能够发挥感受生命体征信息的重要作用,对推动现代医学发展有重要意义,“八五”重点科技攻关项目之一就是传感器,因此研究传感器是发展当代医学的必由之路

    今日为大家整理了关于医学领域常用的传感器,看看你是否都知道哦!

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    传感器的组成与分类

     传感器通常由两个部分组成,即转换元件和敏感元件。其中敏感元件就是能够直接响应或者感受被测量的部分,而转换元件就是将测量到的信号转化为电信号的那部分。按照现在普遍使用的分类方法,可以将传感器分为两类,其中诸如生物传感器、物理传感器和化学传感器等属于一类,这几种都是将输入信号转换为电信号 ;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,这几种是按照输出量分类的。上述都是较为普及并应用广泛的传感器,在未来有广阔的发展前景。

            在过去,医生收集病人信息的方式比较简单,基本上都是“望闻问切”以及简单的检查。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,大大丰富了医生收集病人信息的方式,也提高了诊疗和治疗的整体水平。在医学领域,传感器起到的是“耳目”的作用,传感器种类繁多,用处不一,按照诊疗目的可以分为预防传感器、检查传感器等,按照采样方式不同则可以分为体外传感器和体内传感器,按照检查目的的不同又可以分为形态学传感器、生理功能传感器和临川化学传感器等。目的不同,用途不同,分类方法也不尽相同。

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    生物传感器的应用

    在医学中有多种检验方法,一般的方法是在实验室检验,但是这种检验方法过程繁琐,花费时间较长,逐渐无法满足现代临床医学的需求,生物传感器的出现大大改观了这种现象。生物传感器是化学传感器的一种,核心部分是以诸如细胞、微生物、组织等的生物活性单元为基础的敏感基元,传感器捕捉到基元和目标之间的反应并将其用电信号输出,由于生物传感器具有操作简单、花费时间较少等优点,在医学领域被广泛关注。

     

    2.1 原理和结构

    传感器中包含抗体、抗原、蛋白质、DNA 或者酶等生物活性材料,待测物质进入传感器后,分子识别然后发生生物反应并产生信息,信息被化学换能器或者物理换能器转化为声、光、电等信号,仪器将信号输出,我们就能够得到待测物质的浓度。传感器的主要组成部分是感受器和换能器,再将信号通过自动化仪表技术和微电子技术处理,就能构成各种仪器或者系统。

     

    2.2 分类和特点

    按照换能器种类分类,可以分为声波传感器、半导体传感器、热传感器、阻抗传感器等 ;

    按照分子识别元件种类分类,可以分为免疫传感器、细胞传感器和组织传感器等。

    传统医学检验大多是酶分析法,这种方法步骤繁琐,费用较高,而采用生物传感器的方法,虽然试剂价格昂贵但是可以多次使用;生物传感器有很强的转移性,即只对特定的底物发生反应,不论其浊度和颜色如何 ;再者分析速度较快,一般一分钟就能得到结果 ;误差能够控制在 1% 以内,准确度可以保证 ;相对于酶分析法操作更加简便,可以进行自动化分析 ;生物传感器检验效率更高。上述都是生物传感器的优点

     

    2.3 医学领域中的运用

    生物传感器有很多种,下面针对其中几种传感器在医学领域中的运用展开分析:

    2.3.1 微生物传感器

    微生物传感器的感受器是含有微生物的膜,工作原理是微生物会消耗待测溶液中的溶解氧,放出热量或者光,达到定量检测待测物质的目的。相对于酶传感器,微生物传感器使用稳定并且成本更低,但是使用范围不及酶传感器,数据显示,微生物传感器能够检测的物质约为 60 种到 70 种。微生物会受到待测物质的毒害影响,这是影响传感器准确度和寿命的主要因素,解决了这个问题,微生物传感器市场化指日可待。

    2.3.2 酶传感器

    这种传感器的敏感元件是固定化酶,使用酶传感器就不需要花费大量精力去提取酶。临床上测定尿素、葡萄糖、乳酸、天门冬酰胺等生化指标可以采用酶传感器,例如现在的葡萄糖酶传感器已经发展到了第四代,应用范围广泛,并且国际上乳酸酶传感器技术已经相当成熟。临床上要检验患者肾功能就要进行肾功能诊断,然后针对性的实施人工透析,这种情况下就要使用尿素传感器。酶传感器研究时间和发展时间都较长,市场上的酶传感器已经超过 200 种。

     

    2.3.3 基因传感器

    基因传感器是近年来才出现的一种传感器,但是技术先进,国内外也有很多专家学者针对基因传感器进行研究,现在已经成为研究热点之一。基因传感器的基础是杂交高特异性,一般基因传感器上有 30 个左右的核苷酸单链核酸分子,通过和靶序列杂交测定目标核酸分子。现在研究和使用较多的基因传感器是 DNA传感器,主要用于结核杆菌、艾滋病毒和乙肝炎病毒等的检测,从而达到诊断疾病的目的。

     

      原文链接地址:   http://www.winsensor.com/hangye_news/452.html

     

     

     

     

     
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