计算机技术、数字信号处理技术和电子技术近年来发展迅速,相关领域得到提升,医疗领域的发展更加引人注目。可见,医疗科技领域的高科技电子产品越来越多,如全自动生化分析仪、全身伽玛刀治疗系统、多层螺旋CT和MRI等。传感器在医疗领域也有着广泛的应用,能够在感受生命体征信息方面发挥重要作用,对促进现代医学的发展具有重要意义& ldquo第八个五年计划;其中一个关键的科技项目就是传感器,所以研究传感器是发展当代医学的必由之路。
1传感器的组成和分类。
传感器通常由两部分组成,即转换元件和敏感元件。其中,敏感元件是可以直接响应或感受被测信号的部分,转换元件是将被测信号转换为电信号的部分。根据常用的分类方法,传感器可以分为两类,其中生物传感器、物理传感器和化学传感器属于一类,它们都是将输入信号转换为电信号;扭矩传感器、速度传感器、流量传感器、气体传感器和粘度传感器根据输出进行分类。以上传感器均为大众喜闻乐见,应用广泛,未来发展前景广阔。
过去,医生收集患者信息的方式比较简单,基本上就是& ldquowenwen wenqie & rdquo;和简单的检查。医疗工程于20世纪60年代在中国建立,各种高科技医疗设备得到发展,极大地丰富了医生收集患者信息的方式,提高了整体诊疗水平。在医疗领域,传感器在& ldquo眼睛和耳朵。根据诊断和治疗的目的,传感器可根据不同的采样方法分为预防传感器和检查传感器、体外传感器和体内传感器,根据不同的检查目的分为形态传感器、生理功能传感器和临川化学传感器。不同的目的,不同的用途,不同的分类方法。
两种生物传感器的应用。
医学上的检查方法很多,一般的方法是实验室检查。但这种检查方法繁琐,耗时长,逐渐不能满足现代临床医学的需要。生物传感器的出现大大改善了这一现象。传感器是一种化学传感器,其核心部分是基于细胞、微生物、组织等生物活性单元的敏感基元。传感器捕捉原始和目标之间的反应,并以电信号输出。生物传感器因其操作简单、耗时少等优点,在医学领域得到了广泛的关注。
2.1原理和结构。
传感器含有抗体、抗原、蛋白质、DNA或酶等生物活性物质。待测物质进入传感器后,分子识别后发生生物反应,产生信息,通过化学传感器或物理传感器转换成声、光、电等信号,仪器输出信号,我们就可以得到待测物质的浓度。传感器的主要部件是传感器和换能器,信号可以通过自动仪器技术和微电子技术进行处理,形成各种仪器或系统。
2.2分类和特点。
根据换能器的类型,可分为声波传感器、半导体传感器、热传感器、阻抗传感器等。根据分子识别元件的分类,可分为免疫传感器、细胞传感器和组织传感器。
传统的医学检测大多是酶分析,繁琐且成本高。然而,生物传感器方法可以多次使用,尽管试剂昂贵。生物传感器具有很强的可传递性,也就是说,它们只对特定的底物发生反应,而不考虑其浊度和颜色。而且分析速度快,一分钟就能得到结果。误差可控制在1%以内,精度有保证。与酶分析法相比,操作更简单方便,可以进行自动化分析;生物传感器检测的效率更高。这些都是生物传感器的优点。
2.3在医疗领域的应用。
生物传感器有很多种,下面分析其中一些在医学领域的应用。
微生物传感器。
传感器传感器是一种含有微生物的膜,其工作原理是微生物会消耗待测溶液中的溶解氧,并放出热量或光,从而达到定量检测待测物质的目的。与酶传感器相比,微生物传感器使用稳定,成本较低,但应用不像酶传感器那样广泛。数据显示,微生物传感器可以检测大约60到70种物质。微生物会被待测物质毒害,这是影响传感器精度和寿命的主要因素。如果这个问题得到解决,微生物传感器的市场指日可待。
酶传感器。
这种传感器的敏感元件是固定化酶,因此不需要花费大量的能量来提取酶。酶传感器可用于临床测定尿素、葡萄糖、乳酸、天冬酰胺等生化指标。例如,葡萄糖传感器已经发展到第四代并得到广泛应用,乳酸传感器技术在国际上已经相当成熟。临床上,要检测患者的肾功能,需要先对肾功能进行诊断,然后有针对性地实施人工透析。在这种情况下,应该使用尿素传感器。酶传感器的研究时间和开发时间较长,市场上酶传感器的种类有200多种。
基因传感器。
基因传感器是近年来出现的一种传感器,但其技术比较先进。国内外许多专家学者对基因传感器进行了研究,现已成为研究热点之一。基因传感器基于高特异性杂交。一般来说,基因传感器上大约有30个单链核酸分子,通过与目标序列杂交来确定目标核酸分子。目前,DNA传感器是研究和应用最广泛的基因传感器,主要用于检测结核分枝杆菌、HIV和乙肝病毒,从而达到诊断疾病的目的。