常用傳感器在醫學領域的具體應用

2021-01-09 電子產品世界

計算機技術、數位訊號處理技術以及電子技術近年來發展迅速,相關的領域也因此得到了推進,醫學領域的發展更加顯著。可以看到,在醫學科技領域中出現了越來越多的高科技電子產品,例如自動生化分析儀、全身伽馬刀治療系統以及多層螺旋 CT 和MRI 等,傳感器在醫學領域中的應用同樣非常廣泛,傳感器能夠發揮感受生命體徵信息的重要作用,對推動現代醫學發展有重要意義「,八五」重點科技攻關項目之一就是傳感器,因此研究傳感器是發展當代醫學的必由之路。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/387741.htm

1 傳感器的組成與分類

傳感器通常由兩個部分組成,即轉換元件和敏感元件。其中敏感元件就是能夠直接響應或者感受被測量的部分,而轉換元件就是將測量到的信號轉化為電信號的那部分。按照現在普遍使用的分類方法,可以將傳感器分為兩類,其中諸如生物傳感器、物理傳感器和化學傳感器等屬於一類,這幾種都是將輸入信號轉換為電信號 ;而力矩傳感器、速度傳感器、流量傳感器、氣敏傳感器和粘度傳感器等,這幾種是按照輸出量分類的。上述都是都是較為普及並應用廣泛的傳感器,在未來有廣闊的發展前景。

在過去,醫生收集病人信息的方式比較簡單,基本上都是「望聞問切」以及簡單的檢查。我國在上世紀六十年代建立了醫學工程,多種高科技醫療設備被開發出來,大大豐富了醫生收集病人信息的方式,也提高了診療和治療的整體水平。在醫學領域,傳感器起到的是「耳目」的作用,傳感器種類繁多,用處不一,按照診療目的可以分為預防傳感器、檢查傳感器等,按照採樣方式不同則可以分為體外傳感器和體內傳感器,按照檢查目的的不同又可以分為形態學傳感器、生理功能傳感器和臨川化學傳感器等。目的不同,用途不同,分類方法也不盡相同。

2 生物傳感器的應用

在醫學中有多種檢驗方法,一般的方法是在實驗室檢驗,但是這種檢驗方法過程繁瑣,花費時間較長,逐漸無法滿足現代臨床醫學的需求,生物傳感器的出現大大改觀了這種現象。生物傳感器是化學傳感器的一種,核心部分是以諸如細胞、微生物、組織等的生物活性單元為基礎的敏感基元,傳感器捕捉到基元和目標之間的反應並將其用電信號輸出,由於生物傳感器具有操作簡單、花費時間較少等優點,在醫學領域被廣泛關注。

2.1 原理和結構

傳感器中包含抗體、抗原、蛋白質、DNA 或者酶等生物活性材料,待測物質進入傳感器後,分子識別然後發生生物反應並產生信息,信息被化學換能器或者物理換能器轉化為聲、光、電等信號,儀器將信號輸出,我們就能夠得到待測物質的濃度。傳感器的主要組成部分是感受器和換能器,再將信號通過自動化儀表技術和微電子技術處理,就能構成各種儀器或者系統。

2.2 分類和特點

按照換能器種類分類,可以分為聲波傳感器、半導體傳感器、熱傳感器、阻抗傳感器等 ;按照分子識別元件種類分類,可以分為免疫傳感器、細胞傳感器和組織傳感器等。

傳統醫學檢驗大多是酶分析法,這種方法步驟繁瑣,費用較高,而採用生物傳感器的方法,雖然試劑價格昂貴但是可以多次使用;生物傳感器有很強的轉移性,即只對特定的底物發生反應,不論其濁度和顏色如何 ;再者分析速度較快,一般一分鐘就能得到結果 ;誤差能夠控制在 1% 以內,準確度可以保證 ;相對於酶分析法操作更加簡便,可以進行自動化分析 ;生物傳感器檢驗效率更高。上述都是生物傳感 器的優點。

2.3 醫學領域中的運用

生物傳感器有很多種,下面針對其中幾種傳感器在醫學領域中的運用展開分析。

2.3.1 微生物傳感器

微生物傳感器的感受器是含有微生物的膜,工作原理是微生物會消耗待測溶液中的溶解氧,放出熱量或者光,達到定量檢測待測物質的目的。相對於酶傳感器,微生物傳感器使用穩定並且成本更低,但是使用範圍不及酶傳感器,數據顯示,微生物傳感器能夠檢測的物質約為 60 種到 70 種。微生物會受到待測物質的毒害影響,這是影響傳感器準確度和壽命的主要因素,解決了這個問題,微生物傳感器市場化指日可待。

2.3.2 酶傳感器

這種傳感器的敏感元件是固定化酶,使用酶傳感器就不需要花費大量精力去提取酶。臨床上測定尿素、葡萄糖、乳酸、天門冬醯胺等生化指標可以採用酶傳感器,例如現在的葡萄糖酶傳感器已經發展到了第四代,應用範圍廣泛,並且國際上乳酸酶傳感器技術已經相當成熟。臨床上要檢驗患者腎功能就要進行腎功能診斷,然後針對性的實施人工透析,這種情況下就要使用尿素傳感器。酶傳感器研究時間和發展時間都較長,市場上的酶傳感器已經達到了超過 200 種。

2.3.3 基因傳感器

基因傳感器是近年來才出現的一種傳感器,但是技術先進,國內外也有很多專家學者針對基因傳感器進行研究,現在已經成為研究熱點之一。基因傳感器的基礎是雜交高特異性,一般基因傳感器上有 30 個左右的核苷酸單鏈核酸分子,通過和靶序列雜交測定目標核酸分子。現在研究和使用較多的基因傳感器是 DNA傳感器,主要用於結核桿菌、愛滋病毒和B肝炎病毒等的檢測,從而達到診斷疾病的目的。

3 光纖傳感器的應用

傳播光並不是光纖的唯一用途,還可以用來交換信息。光纖可以將各種參數和待測量結合起來,得到被測信號的狀態,將其轉換為光信號輸出。相對於傳統傳感器,光纖傳感器反應速度更快、靈敏度高,在使用過程中不會產生電磁幹擾,光纖密度小、保密性佳並且便於保存,因此光纖傳感器在很多領域都有應用。

3.1 原理和分類

基本原理就是光經過光纖進入調製區,然後和被測參數發生作用,被測參數會使光的頻率、強度和相位等發生變化,變化後的光經過光纖通過調製器輸出被測物理量。按照傳感原理,光纖傳感器可以分為兩類,即傳感型傳感器和傳光型傳感器 ;按照測量對象可以分為流量傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、圖像傳感器等,醫學領域現今應用較多的是傳光型傳感器。


相關焦點

  • 醫學領域常用傳感器的應用盤點
    計算機技術、數位訊號處理技術以及電子技術近年來發展迅速,相關的領域也因此得到了推進,醫學領域的發展更加顯著。可以看到,在醫學科技領域中出現了越來越多的高科技電子產品,例如自動生化分析儀、全身伽馬刀治療系統以及多層螺旋 CT 和MRI 等,傳感器在醫學領域中的應用同樣非常廣泛,傳感器能夠發揮感受生命體徵信息的重要作用,對推動現代醫學發展有重要意義「,八五」重點科技攻關項目之一就是傳感器,因此研究傳感器是發展當代醫學的必由之路。
  • 傳感器在醫學領域的分類及應用
    可以看到,在醫學科技領域中出現了越來越多的高科技電子產品,例如自動生化分析儀、全身伽馬刀治療系統以及多層螺旋 CT 和MRI 等,傳感器在醫學領域中的應用同樣非常廣泛,傳感器能夠發揮感受生命體徵信息的重要作用,對推動現代醫學發展有重要意義「,八五」重點科技攻關項目之一就是傳感器,因此研究傳感器是發展當代醫學的必由之路。
  • 生物傳感器的工作原理及在醫學領域的應用
    在醫學中有多種檢驗方法,一般的方法是在實驗室檢驗,但是這種檢驗方法過程繁瑣,花費時間較長,逐漸無法滿足現代臨床醫學的需求,生物傳感器的出現大大改觀了這種現象。
  • 光纖壓力傳感器在醫療領域中的具體應用詳解
    原標題:光纖壓力傳感器在醫療領域中的具體應用詳解   現如今在我們的生活中我們對光纖並不陌生,常接觸的是光纖寬帶,在現在這個網絡發展速度巨快的生活裡,我們離不開網絡
  • 氣壓傳感器的應用領域_氣壓傳感器的作用
    打開APP 氣壓傳感器的應用領域_氣壓傳感器的作用 發表於 2019-09-16 10:01:01   氣壓傳感器常見的應用領域
  • 關於無線傳感器類型與應用領域
    打開APP 關於無線傳感器類型與應用領域 工程師之餘 發表於 2018-10-09 10:09:15 無線傳感器,是一種集數據採集
  • 工業領域應用的傳感器有哪些分類
    生物傳感器的最大特點是能在分子水平上識別被測物質,不僅在化學工業的監測上,而且在醫學診斷、環保監測等方面都有著廣泛的應用前景。具體到壓力傳感器,紅外傳感器,超聲波傳感器等幾個常用傳感器如何使用,小編後續會為大家推薦能落地的實踐工具,方便各位體驗哦~相關:工業4.0趨勢激活全球傳感器市場
  • 關於MEMS傳感器的廣泛應用領域
    MEMS工作原理圖 1 MEMS傳感器的應用領域 除了智慧型手機,MEMS傳感器將會在AR/VR、可穿戴等消費電子,智能駕駛、智能工廠、智慧物流、 智能家居、環境監測、智慧醫療等物聯網領域廣泛應用。MEMS傳感器在汽車領域還有很多應用,包括安全氣囊(應用於正面防撞氣囊的高g值加速度計和用於側面氣囊的壓力傳感器)、汽車發動機(應用於檢測進氣量的進氣歧管絕對壓力傳感器和流量傳感器)等。 5、自動駕駛應用 自動駕駛技術的興起,進一步推動了MEMS傳感器進入汽車。
  • 微懸臂梁傳感器及其在生化領域的應用
    1 引言本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/90368.htm  傳感器是一種可以獲取有用信息並將其轉換成可用信號的特殊裝置,它在信息處理系統中佔有十分重要的地位,廣泛應用於生產、科研和生活的各個領域。
  • 你不得不知,盤點物聯網領域常用的6大傳感器
    此外還可以按照製造工藝,分為陶瓷傳感器和集成傳感器等。這裡我們從各種不同的被測非電物理量入手,盤點那些在物聯網領域常見的傳感器。溫度傳感器的主要應用在智能保溫和環境溫度檢測等和溫度緊密相關的領域。一旦有煙霧進入傳感器,影響了正、負離子的正常運動,使電壓和電流產生了相應變化,通過計算就能判斷煙霧的強弱。後者通過光敏材料,正常情況下光線能完全照射在光敏材料上,產生穩定的電壓和電流。而一旦有煙霧進入傳感器,則會影響光線的正常照射,從而產生波動的電壓和電流,通過計算也能判斷出煙霧的強弱。煙霧傳感器主要應用在火情報警和安全探測等領域。
  • 通用工業自動化領域常用傳感器類型
    光傳感器作為工控領域所有設備必備的反饋機構,各種型號琳琅滿目。傳感器用於檢測、測量、分析和處理在各種生產環境下發生的變化。傳感器大致可以分為光電傳感器、接近傳感器、光纖傳感器、位移傳感器等。在通用工業自動化領域,這類傳感器的供電電壓一般為直流電多一些,供電電壓比較寬,DC6-DC36V都是可以的。
  • 紅外溫度傳感器的應用領域
    紅外溫度傳感器,具有高精度、高靈敏度、高信噪比、低成本薄膜工藝、高通紅外濾波、內置Ni溫度傳感器等特點,經常適用於非接觸式溫度測量、紅外輻射探測
  • 生物傳感器的應用詳解
    按照分子識別、轉換器件等分類擁有多種類型的生物傳感器,因此生物傳感器也應用在醫學和非醫學領域的眾多方面,本文將詳解生物傳感器的應用。 生物傳感器的應用 生物傳感器在醫學領域的應用 中醫針炙傳感針 基於中醫針炙針的傳感針是以中醫針灸針為基體, 傳感人體微區中的溫度
  • 光柵傳感器的應用_光柵傳感器選型指南
    光柵傳感器的應用   由於光柵傳感器測量精度高、動態測量範圍廣、可進行無接觸測量、易實現系統的自動化和數位化,因而在機械工業中得到了廣泛的應用。   光柵式傳感器在航空太空飛行器及船舶中的應用   先進的複合材料抗疲勞、抗腐蝕性能較好,而且可以減輕船體或太空飛行器的重量,對於快速航運或飛行具有重要意義,因此複合材料越來越多地被用於製造航空航海工具(如飛機的機翼)。   光柵式傳感器在民用工程結構中的應用   民用工程的結構監測是光纖光柵傳感器最活躍的領域。
  • 溫度傳感器物聯卡有哪些應用?你知道嗎?
    溫度與人們的生活息息相關,溫度傳感器在很多領域都會用到,像人們平時吃的蔬菜、水果,大部分都是從農業大棚裡出來的,而農業大棚的運作離不開溫度傳感器的應用。二、溫度傳感器物聯卡的應用溫度傳感器物聯卡的應用範圍很廣闊,大致可以歸納為以下幾個領域:1、感測應用。溫度傳感器的以熱形式為媒介,對物體的溫度、溼度、物理變化、化學變化進行感測,並將數據以電信號的方式輸出。2、生物醫學應用。
  • 淺談荷蘭HUKSEFLUX 輻射傳感器在光伏監測行業領域的應用
    在光伏發電領域,由於天氣狀況直接影響光伏電站的發電量,所以光伏電站性能評估的核心參數離不開準確的氣象數據和太陽輻照度數據。在光伏電站監測系統中氣象傳感器發揮重要作用,精確的氣象實測數據是跟蹤、評估和控制光伏電站性能參數的關鍵,因此每個光伏電站監測系統都需要氣象監測系統以計算光伏電站核心評估指標,用於光伏電產的選址、運維管理、評估、科學研究等任務以及故障預警等功能用途。
  • 生物醫學電子學領域的醫療傳感器
    本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/387893.htm科幻劇《無敵金剛》(The Six MillionDollar Man)搬上電視螢屏距今已差不多有40年時間,隨著現代電子技術與納米技術、高級植入技術、太陽能與光能設備,以及醫學與生物學領域傳感器重要發展的融合,科學幻想正在成為現實。
  • 巨磁電阻傳感器在磁場線性測量領域中的應用
    打開APP 巨磁電阻傳感器在磁場線性測量領域中的應用 秩名 發表於 2014-01-25 11:37:40   對巨磁電阻傳感器進行了研究
  • 水質檢測常用的傳感器
    而這些參數的檢測作業首要是由水質檢測儀的各種傳感器來完結的。今日我們就為大家介紹一些水質檢測常用的傳感器!液氯由於其低廉的消毒價格,是生活中最常用的殺菌消毒劑,尤其在國內外的自來水給排水行業中,氯氣被人們所廣泛應用於各種供水系統的消毒處理。餘氯傳感器是一款新型一體化傳感器,通過採集設備即可獲取到設備所處環境中餘氯的數值。可以廣泛應用在環境監測、水產養殖、汙水處理、工業生產等環境, 相較於傳統的物聯網傳感器具有精度高、易安裝的優勢。
  • 光柵傳感器的應用和選型指南
    光柵傳感器的應用由於光柵傳感器測量精度高、動態測量範圍廣、可進行無接觸測量、易實現系統的自動化和數位化,因而在機械工業中得到了廣泛的應用。光柵式傳感器在航空太空飛行器及船舶中的應用先進的複合材料抗疲勞、抗腐蝕性能較好,而且可以減輕船體或太空飛行器的重量,對於快速航運或飛行具有重要意義,因此複合材料越來越多地被用於製造航空航海工具(如飛機的機翼)。