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醫(yī)用傳感器的發(fā)展及實用化研究

2017-11-27
關(guān)鍵詞: 傳感器 醫(yī)用傳感器

  醫(yī)用傳感器的一種用來感知生物的各種信息并轉(zhuǎn)換成容易處理的電信號器件,在醫(yī)學儀器的研制和醫(yī)學實驗中占有重要地位,。它是醫(yī)學測量儀器的第一個環(huán)節(jié),,是醫(yī)學儀器與人體直接耦合的環(huán)節(jié),,也是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如果沒有醫(yī)用傳感器對原始參量進行精確可靠是測量,,那么后續(xù)各環(huán)節(jié)再先進也得不到正確結(jié)果,。另外,醫(yī)用傳感器為醫(yī)學診斷儀器提供的是特定信息,,它往往決定著醫(yī)學儀器的測量原理和結(jié)構(gòu)設計,。

  醫(yī)用傳感器的發(fā)展

  傳感器在醫(yī)學研究與臨床診治中占據(jù)著重要地位,隨著工程技術(shù)和醫(yī)學科學的進步,,生物醫(yī)學傳感器也必將得到迅速發(fā)展,。

  傳感器技術(shù)有兩個發(fā)展方向,一是傳感器本身的開發(fā)研究,,另一個是與計算機技術(shù)相結(jié)合的研究,。其中傳感器本身的開發(fā)研究有兩個分支,一是有關(guān)傳感器基礎研究,,即研究發(fā)展傳感器所需要的新技術(shù)和新原理,,另一是新型傳感器產(chǎn)品的開發(fā),即面向市場研究并生產(chǎn)社會迫切需要的產(chǎn)品,?;A研究中集中在新材料和超微細加工技術(shù)。新產(chǎn)品開發(fā)中重點解決光技術(shù)的應用,、微電子封裝技術(shù)和一次性芯片等,。

  目前熱門的研究課題有多功能精密陶瓷材料在傳感器中的應用、生物功能性物質(zhì)在傳感器開發(fā)中的利用,、微細加工技術(shù)制造超小型傳感器的研究,。

  此外,發(fā)展化學傳感器和生物傳感器是傳感器技術(shù)發(fā)展的另一趨勢,,尤其在生物醫(yī)學領(lǐng)域的更具實用性,有利于促進醫(yī)學基礎研究,、臨床診斷和環(huán)境醫(yī)學的發(fā)展,。

  生物功能性物質(zhì)與傳感器

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  在新材料研究中生物功能性物質(zhì)(也稱分子識別物質(zhì))的研究在發(fā)展仿生傳感器中引人注目。目前已有的傳感器還不能說部分代替了生物體的感覺功能,,它只是利用物理或化學現(xiàn)象的信號變換器,。真正代替生物體感覺功能的傳感器很少。生物體中的物質(zhì)膜能對外來刺激作出反應,,這種生物膜厚約6~10um,,內(nèi)含許多受容細胞(受體),它是一種磷脂質(zhì)雙層膜,,蛋白質(zhì)像瓷磚似的鑲在上面,。外來刺激加在生物膜時,,膜電位發(fā)生變化,與受容細胞相連的神經(jīng)發(fā)出脈沖傳遞到神經(jīng)中樞,,外來刺激是光時,,由于光敏的蛋白質(zhì)的作用,使膜電位發(fā)生變化,;如果外來刺激是化學物質(zhì),,由于膜附著有化學物質(zhì)引起膜電位變化。仿生物體中的物質(zhì)膜現(xiàn)已研究出利用抗原抗體結(jié)合使膜電位變化的人工功能性膜(免疫膜)和由于固定于膜上的生物受容物質(zhì)的選擇吸收被測物質(zhì)后而形成復合體性質(zhì)的膜(酶膜),。人們正利用這種生物功能性膜研究開發(fā)出各種新型傳感器,,即生物傳感器,為仿生物傳感器的發(fā)展奠定了基礎,。在醫(yī)學中已用這種傳感器測血糖,、乳酸、免疫球蛋白G(IgG),、甲胎蛋白(AFP)等,,也有的用來測脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和神經(jīng)遞質(zhì)等,。有人提出用陣列電極或復合酶電極同時識別多種化學物質(zhì)以實現(xiàn)和人的五種感覺相媲美的生物傳感器,。

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  醫(yī)用傳感器的實用化研究

  (1)體液成分的實時測量:如血液中各種離子,、氣體等的在體實時測量技術(shù),。

  (2)多信息超小型傳感器陣列的應用:如使用導管探針從心臟內(nèi)部體實測量有關(guān)心功能的多種信息體實測量技術(shù),。

 ?。?)利用光導纖維和半導體微光器件研究開發(fā)更先進的人體測量技術(shù)。

 ?。?)研究開發(fā)利用生化反應的新型用于分子水平測量的技術(shù),。


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