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一文讀懂生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的傳感器

更新時(shí)間:2025-03-09   點(diǎn)擊次數(shù):225次

生物醫(yī)學(xué)傳感器是傳感器的一大應(yīng)用領(lǐng)域,做醫(yī)學(xué)傳感器的廠商也不在少數(shù)。很多時(shí)候,生物醫(yī)學(xué)傳感器是技術(shù)門檻較高的傳感器,是生物醫(yī)學(xué)科學(xué)和技術(shù)的尖兵。現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)的研究,依賴于生物醫(yī)學(xué)傳感器的正確測(cè)量。通過本文,你將全面了解生物醫(yī)學(xué)傳感器的分類和基本原理。

現(xiàn)代傳感器的物理模型如圖所示:

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對(duì)于傳統(tǒng)被測(cè)量而言,敏感膜就相當(dāng)于傳感器與被測(cè)對(duì)象的界面。在傳統(tǒng)的傳感器前面附加一層根據(jù)不同需要而特制的敏感膜,即可表示化學(xué)傳感器和生物傳感器。二者的區(qū)別就看是否具有生物活性。具有生物活性的膜材料就是生物傳感器。傳感器中可存在兩個(gè)界面,一是被測(cè)介質(zhì)和敏感膜間的界面,二是敏感膜和傳感器間的界面。界面上發(fā)生著復(fù)雜的物理、化學(xué)或生物過程。


醫(yī)學(xué)對(duì)傳感器的要求



1、安全性高(特別是用于人體的傳感器和換能器),靈敏度高,信噪比高(選擇性高)。


2、保證物理安全性的措施是電的隔離、浮置技術(shù)。


3、保證化學(xué)安全性高的要求是無毒性,無近期和遠(yuǎn)期的致癌效應(yīng)。


4、保證生物安全性高的要求是無DNA和RNA突變。


5、保證選擇性高的措施是利用共振效應(yīng)、濾波技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)、分子識(shí)別與離子識(shí)別技術(shù)。


6、保證靈敏度高的措施是:物理、化學(xué)和生物放大技術(shù)。


醫(yī)學(xué)傳感器的主要用途



1、檢測(cè)生物體信息:如心臟手術(shù)前檢測(cè)心內(nèi)壓力;心血管疾病的基礎(chǔ)研究中需要檢測(cè)血液的粘度以及血脂含量。


2、臨床監(jiān)護(hù)

如病人在進(jìn)行手術(shù)前后需要連續(xù)檢測(cè)體溫、脈搏、血壓、呼吸、心電等生理參數(shù)。


3、控制

利用檢測(cè)到的生理參數(shù),控制人體的生理過程。如電子假肢


醫(yī)學(xué)中需要測(cè)量的量


生物醫(yī)學(xué)傳感器的分類


按應(yīng)用形式分類有:植入式傳感器、暫時(shí)植入體腔(或切口)式傳感器、體外傳感器、用于外部設(shè)備的傳感器

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按工作原理分有:物理傳感器(位移、力、溫度、濕度。。。)、化學(xué)傳感器(各種化學(xué)物質(zhì))、生物傳感器(各種酶、免疫、微生物、DNA。。。)、生物電電極傳感器(心電、腦電、肌電、神經(jīng)元放電。。。)

物理傳感器


利用物理性質(zhì)或物理效應(yīng)制成的傳感器叫物理傳感器,或把物理量轉(zhuǎn)變?yōu)槟転橛?jì)算機(jī)識(shí)別的電學(xué)量的器件叫傳感器。


生物醫(yī)學(xué)用物理傳感器的分類和用途

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現(xiàn)代傳感器技術(shù)已經(jīng)擺脫了傳統(tǒng)傳感器體積大、性能差等技術(shù)缺點(diǎn),形成了智能化、微型化、多參數(shù)、可遙控和檢測(cè)等全新的發(fā)展方向,并取得了一系列的技術(shù)突破。其他一些新型的傳感器如DNA傳感器,光纖傳感器等也方興未艾。傳感器技術(shù)的革新必將推動(dòng)現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)的更快發(fā)展。


隨著信息時(shí)代的到來,傳感器技術(shù)已經(jīng)成為信息社會(huì)的重要技術(shù)基礎(chǔ),而醫(yī)學(xué)傳感器也勢(shì)必要緊緊抓住這一機(jī)遇,努力朝著智能化、微型化、多參數(shù)、可遙控和檢測(cè)等方面發(fā)展,為促進(jìn)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展提供重要推動(dòng)力。相信在傳感器不斷提高其科技含量的同時(shí),傳感器在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用也將越來越廣泛。

來源:傳感器專家網(wǎng)






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