一文读懂生物医学领域的传感器

生物医学传感器是传感器的一大应用领域,做医学传感器的厂商也不在少数。很多时候,生物医学传感器是技术门槛较高的传感器,是生物医学科学和技术的尖兵。现代生物医学的研究,依赖于生物医学传感器的正确测量。通过本文,你将全面了解生物医学传感器的分类和基本原理。

现代传感器的物理模型如图所示:

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对于传统被测量而言,敏感膜就相当于传感器与被测对象的界面。在传统的传感器前面附加一层根据不同需要而特制的敏感膜,即可表示化学传感器和生物传感器。二者的区别就看是否具有生物活性。具有生物活性的膜材料就是生物传感器。传感器中可存在两个界面,一是被测介质和敏感膜间的界面,二是敏感膜和传感器间的界面。界面上发生着复杂的物理、化学或生物过程。


医学对传感器的要求



1、安全性高(特别是用于人体的传感器和换能器),灵敏度高,信噪比高(选择性高)。


2、保证物理安全性的措施是电的隔离、浮置技术。


3、保证化学安全性高的要求是无毒性,无近期和远期的致癌效应。


4、保证生物安全性高的要求是无DNA和RNA突变。


5、保证选择性高的措施是利用共振效应、滤波技术、自适应技术、分子识别与离子识别技术。


6、保证灵敏度高的措施是:物理、化学和生物放大技术。


    

医学传感器的主要用途



1、检测生物体信息:如心脏手术前检测心内压力;心血管疾病的基础研究中需要检测血液的粘度以及血脂含量。


2、临床监护

如病人在进行手术前后需要连续检测体温、脉搏、血压、呼吸、心电等生理参数。


3、控制

利用检测到的生理参数,控制人体的生理过程。如电子假肢


医学中需要测量的量

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生物医学传感器的分类


按应用形式分类有:植入式传感器、暂时植入体腔(或切口)式传感器、体外传感器、用于外部设备的传感器

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按工作原理分有:物理传感器(位移、力、温度、湿度。。。)、化学传感器(各种化学物质)、生物传感器(各种酶、免疫、微生物、DNA。。。)、生物电电极传感器(心电、脑电、肌电、神经元放电。。。)

物理传感器


利用物理性质或物理效应制成的传感器叫物理传感器,或把物理量转变为能为计算机识别的电学量的器件叫传感器。


生物医学用物理传感器的分类和用途

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现代医用传感器技术已经摆脱了传统医用传感器体积大、性能差等技术缺点,形成了智能化、微型化、多参数、可遥控和无创检测等全新的发展方向,并取得了一系列的技术突破。其他一些新型的传感器如DNA传感器,光纤传感器等也方兴未艾。医用传感器技术的革新必将推动现代临床医学的更快发展。


随着信息时代的到来,传感器技术已经成为信息社会的重要技术基础,而医学传感器也势必要紧紧抓住这一机遇,努力朝着智能化、微型化、多参数、可遥控和无创检测等方面发展,为促进现代医学发展提供重要推动力。相信在医用传感器不断提高其科技含量的同时,医用传感器在医学领域中的应用也将越来越广泛。

来源:传感器专家网