生物传感器在医学上的应用

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生物传感器在生物医学领域中的应用

生物传感器在生物医学领域中的应用

生物传感器在生物医学领域中的应用随着生物技术的发展,人们在生物医学领域中使用传感器来探测生理特性和疾病的发展有了越来越广泛的应用。

生物传感器是一种基于生物分子与传感器之间特定相互作用的精密仪器,可以量化测量生物分子在生物体内的浓度,从而检测生物特性的变化和病理情况。

本文将探讨生物传感器在生物医学领域中的应用。

1. 血糖传感器血糖传感器是最常见和应用最广的生物传感器之一。

它可以测量人体血液中葡萄糖的浓度,帮助糖尿病患者监测血糖水平。

目前市面上的血糖传感器大致分为两类:胶体金纳米颗粒法和电化学传感器法。

胶体金纳米颗粒法是一种基于金纳米颗粒与葡萄糖的氧化反应的方法,具有较高的灵敏度和选择性。

而电化学传感器法则是通过电化学氧化还原反应测量血液中葡萄糖浓度的方法,在监测血糖水平方面取得了很大的进展。

2. 心脏健康传感器心脏健康传感器可以检测心率、血压和其他心脏健康指标的变化,从而及早发现心血管疾病并预防其发展。

市面上的心脏健康传感器主要采用无线技术与智能手机等设备连接,实现数据的实时处理和监测。

此外,近年来,一些生物技术公司正在研发皮下植入式微型传感器,可以实时监测心脏健康指标,无需人工干预。

3. 人体运动监测传感器人体运动监测传感器可以监测运动量、活动时间和运动强度等生理运动指标,从而评估个体运动水平和健康状况。

经过多年的研究和发展,市面上已经出现了多种形式的运动监测传感器,包括可穿戴设备、智能手机应用程序等。

这些传感器可以帮助人们跟踪自己的健康状况,并提供健康建议和方案。

4. 肿瘤标记物传感器肿瘤标记物传感器是一种可以检测肿瘤标记物的生物传感器。

对于一些恶性肿瘤来说,早期的诊断至关重要。

市面上的肿瘤标记物传感器主要基于生物分子和免疫反应的原理开发而来,可以测量血液中肿瘤标记物的浓度,有助于早期肿瘤检测和治疗。

总结生物传感器在生物医学领域中的应用已经不断拓展。

随着技术的进步和研究的深入,生物传感器已经成为一种可以诊断疾病、监测健康和评估健康水平的有力工具。

生物传感器技术在医学中的应用

生物传感器技术在医学中的应用

生物传感器技术在医学中的应用生物传感器技术是一种新型的传感器技术,可以用于检测和监测生物分子和细胞。

在医学领域中,生物传感器技术可以用于诊断和治疗许多疾病,并为医学研究和生命科学做贡献。

随着科技的不断发展和医学需求的不断增加,生物传感器技术在医学中的应用越来越广泛。

生物传感器技术在医学中的应用可以分为两个方面:诊断和治疗。

一、诊断
生物传感器技术在医学中的应用最突出的就是诊断。

以糖尿病为例,糖尿病是一种常见的代谢性疾病,可以通过检测血糖水平诊断。

而生物传感器技术可以设计出基于光学、电化学、荧光等原理的传感器,用于检测血液中的葡萄糖含量,从而实现糖尿病的早期诊断和治疗。

此外,生物传感器技术还可以用于检测和诊断其他疾病,如肿瘤、感染、免疫系统疾病等。

例如,流感病毒在人体中的含量,可以通过OTC-KIT抗原快速检测试剂盒来判断感染是否扩散。

二、治疗
生物传感器技术在医学中的应用不仅仅局限于诊断,还可以用于治疗疾病。

最常见的用途是设计植入式生物传感器,用于监测药物在人体内的浓度和剂量控制。

例如,脊髓刺激器是一种用于治疗慢性疼痛的医学器械,其中嵌入有传感器和刺激电极,可以检测和调整治疗药物的浓度和剂量。

除此之外,生物传感器技术还广泛应用于生命科学研究中。

DNA序列、生物分子等研究都可以用到生物传感器,例如PCR-RT基因检测用荧光方法,国内外已有千万级别企业以其为基础开展疾病检测等业务。

总结
生物传感器技术在医学中的应用有着广阔的前景,虽然目前技术仍面临一些挑战,但是随着技术的不断进步和医学需求的不断增加,相信生物传感器技术将会在医学领域中发挥更加重要的作用。

生物传感器在生物医学领域的应用

生物传感器在生物医学领域的应用

生物传感器在生物医学领域的应用近年来,生物传感器作为一种新兴的生物医学检测技术,受到了越来越多人的关注。

它不仅可以广泛应用于临床诊断、药物开发、环境监测等领域,而且具有快速、灵敏、高效等优点。

本文将深入探讨生物传感器在生物医学领域的应用。

1. 生物传感器的基本原理生物传感器是利用生物分子对特定的生物体外或内部物质的敏感度进行检测的一种技术。

其基本原理是将生物分子作为生物识别元件,将其与传感器转换元件相结合,从而实现对物质的检测和分析。

常用的生物分子包括抗体、酶、核酸等。

传感器转换元件主要有电化学传感器、光学传感器和质谱传感器等。

其中,电化学传感器是利用生物分子与电极表面的相互作用来测量物质电化学性质的传感器。

光学传感器则是利用生物分子与光学信号的相互作用来测量物质光学性质的传感器。

质谱传感器是利用生物分子与离子化作用形成的离子对在电场中的分子质量和荷载大小的差异来测量物质分子质量的传感器。

2. 生物传感器在生物医学领域的应用2.1 生物传感器在临床诊断中的应用生物传感器可以测量生物分子的相互作用和生化过程,因此在临床诊断中得到了广泛应用。

例如,利用生物传感器可以检测血糖、肌酸酐、尿素等临床常见指标,同时也可以检测病毒和细菌等微生物。

另外,生物传感器在癌症诊断中也有广泛应用。

例如,利用核酸传感器可以检测癌细胞的DNA序列,从而进行癌症早期筛查。

同时,还可以通过细菌和病毒的蛋白质识别进行临床诊断。

2.2 生物传感器在药物开发中的应用生物传感器在药物开发中也扮演着重要角色。

生物传感器可以用于筛选化合物,评估药物效能和毒副作用等,从而缩短药物开发周期和降低成本。

例如,利用生物传感器可以检测药物与靶点的相互作用,评估药物的作用。

同时也可以用于质量控制,在生产中快速检测药物的成分和质量。

2.3 生物传感器在环境监测中的应用生物传感器可以被广泛应用于环境监测。

例如,利用生物传感器可以检测水中各种污染物,包括化学物质、细菌、病毒等。

生物传感器在医学领域中的应用

生物传感器在医学领域中的应用

生物传感器在医学领域中的应用随着现代科学技术的不断进步,生物传感技术应用广泛,特别是在医学领域中,其应用价值不断增强和完善。

生物传感技术是一种用生物体材料或方法进行信号转换的科学技术,它将独特的功能材料和现代电子技术相结合,使得生物信息与电子信息之间的相互转换真正实现。

下面将探讨生物传感器在医学领域中的应用。

一、生物传感器在医学诊断中的应用生物传感技术在随着医学技术的进步,越来越受到关注。

传感器在医学诊断方面有着广泛的应用,例如药物检测、血糖测量、生物学识别等等,这些应用使得医学治疗更加准确和无创。

例如心电图是一种检测心脏疾病的诊断方法,在这个过程中,生物传感器可以对心电图信号进行检测和分析,并对病人的心脏状况进行诊断。

二、生物传感器在医学治疗中的应用生物传感器的发展也为医学治疗提供了新的方法和途径,无论是放射治疗、化疗还是手术治疗,生物传感器都可以提供先进的技术和机遇。

例如,医生可以通过生物传感器在进行放疗时可以掌握病人的放射状况,并对放疗过程进行精度控制,从而保证病人的治疗效果。

三、生物传感器在医学监测中的应用生物传感技术在医学监测方面也有着广泛的应用。

在生物系统监测方面,传感器可以实时监测体内的营养指标和环境变化,并将此信息传送到外界,使人们对自己的身体状况有更好的认识。

在医疗设备监测方面,生物传感技术可以用于对医疗设备进行监测和测试,并能及时发现故障,预防院感地的发生,从而保证患者的安全。

四、生物传感器在药物研发中的应用生物传感技术在药品研发方面也有着广泛的应用,例如,药物研发过程中需要对药品的活性和毒性进行测试,而生物传感技术可以高效地检测药物分子的活性,从而缩短药物研发周期以及提高药物研发的效率。

总结生物传感器在医学领域中的应用前景十分广阔,不仅可以提高医学诊断的准确性和治疗效果,还可以提高医疗设备的质量保障,甚至可为药品研发提供可靠的技术支持。

随着生物传感技术的不断发展,生物传感器也将在医学领域中获得更广泛的应用。

生物传感器技术在医学领域中的应用

生物传感器技术在医学领域中的应用

生物传感器技术在医学领域中的应用近年来随着科技的不断发展,生物传感器技术已经成为医学领域中的重要工具。

这种技术可以检测人体内的各种生物指标,如蛋白质、DNA、RNA等等,帮助医生们对疾病做出更加精确的诊断和治疗计划。

本文将介绍生物传感器技术在医学领域中的应用及其优势。

一、糖尿病管理糖尿病是一种常见的代谢性疾病,全球已经有4.63亿的人患有糖尿病。

人体内的胰岛素无法充分发挥作用,造成血糖浓度升高,从而导致了一系列的病症。

生物传感器技术可以通过检测人体内的胰岛素和血糖等生物指标,帮助医生对糖尿病的患者做出更加准确的诊断和治疗计划。

目前市面上已经有很多种糖尿病的生物传感器,如连续血糖监测器和胰岛素泵等。

二、心血管疾病诊断心血管疾病是一种危害人类健康的病症,它包括心脏病、高血压等多种病症。

生物传感器技术可以通过检测人体内的心肌酶和脉搏等生物指标,帮助医生对心血管疾病做出更加准确的诊断和治疗计划。

同时,生物传感器技术还可以用来监测心电图,从而帮助医生判断病人的心脏情况。

三、感染和炎症诊断感染和炎症是一种让人比较苦恼的生理状况,常常会让人感到不舒服。

生物传感器技术可以通过检测人体内的白细胞计数等生物指标,帮助医生对感染和炎症做出更加准确的诊断和治疗计划。

四、肿瘤检测肿瘤是一种危害人类健康的疾病,肿瘤早期的检测是非常重要的。

生物传感器技术可以通过检测人体内的蛋白质和DNA等生物指标,帮助医生对肿瘤做出更加准确的诊断和治疗计划。

近年来,基于生物传感器技术的液体活检已经开始在临床上广泛应用,为肿瘤的早期诊断和治疗提供了有力的工具。

总结综上所述,生物传感器技术在医学领域中的应用非常广泛,可以帮助医生对各种疾病做出更加准确的诊断和治疗计划。

与传统的检测方法相比,生物传感器技术具有检测速度快、精度高、灵敏度高等优势。

相信未来生物传感器技术还有很大的发展空间,它将会在医学领域中发挥着越来越重要的作用。

生物传感器的应用

生物传感器的应用

生物传感器的应用生物传感器是一种能够感知和检测生物分子、化合物或生物过程的装置或系统,其中包括传感器元件、信号转换、信号处理和数据分析等组成部分。

随着科技的不断发展,生物传感器已经在各个领域得到广泛应用,对医学、环境保护、食品安全等领域起到了重要的作用。

一、医学领域1. 生物传感器在医学诊断中的应用生物传感器以其高灵敏度、高选择性和实时监测等特点,在医学诊断中起到了重要的作用。

例如,血糖传感器能够实时监测患者的血糖水平,帮助糖尿病患者进行合理的胰岛素注射;DNA传感器可以快速检测患者的基因突变情况,为精准医疗提供依据。

2. 生物传感器用于病原体检测生物传感器在病原体检测中的应用也日益广泛。

通过对患者体液中病原体相关标志物的检测,可以快速、准确地诊断出感染疾病。

例如,流感病毒传感器可以迅速检测出患者体内的病毒数量,为及时采取治疗措施提供依据。

二、环境保护领域1. 生物传感器在水质监测中的应用水质监测对于环境保护至关重要,而生物传感器在水质监测中具有广阔的应用前景。

通过对水体中有害物质的检测,可以及时发现和预警水污染事件。

例如,水中重金属传感器可以实时监测水中重金属离子的浓度,保证水质的安全。

2. 生物传感器用于空气污染检测空气污染对人类健康和环境造成了严重威胁,而生物传感器在空气污染检测中具有独特的优势。

例如,颗粒物传感器可以实时检测空气中颗粒物的浓度,帮助人们了解周围环境的空气质量,并采取相应的防护措施。

三、食品安全领域1. 生物传感器在食品检测中的应用食品安全一直备受关注,而生物传感器在食品检测中发挥了重要作用。

通过对食品中残留农药、添加剂、重金属等物质的检测,可以及时发现有害物质并采取相应的控制措施。

例如,农药残留传感器可以快速检测出食品中农药残留的情况,确保食品的安全。

2. 生物传感器用于食品质量监测生物传感器还可以应用于食品质量监测,帮助人们判断食品是否新鲜、变质等。

例如,气味传感器可以检测食品中的挥发性物质,根据物质的浓度变化来评估食品的新鲜程度。

生物医学工程中的生物传感器应用

生物医学工程中的生物传感器应用

生物医学工程中的生物传感器应用一、前言在生物医学工程领域,生物传感器被广泛应用于生物体内部和外部的监测、检测和诊断。

本文将通过不同的角度阐述生物传感器在生物医学工程中的应用。

二、生物传感器的概述生物传感器是一种将生物学元件与传感器技术相结合的装置或系统,用于检测、测量和转换生物体内或周围环境的生物学变量。

生物传感器可以分为光学传感器、电化学传感器、压力传感器等不同类型。

具体的生物传感器可以根据其应用领域进行分类。

三、生物传感器在疾病检测中的应用1. 糖尿病检测:生物传感器可以检测血液中的葡萄糖含量,实时监测糖尿病患者的血糖水平,减轻患者的痛苦。

同时,生物传感器也可以对药物剂量进行监测,确保患者得到正确的治疗。

2. 癌症检测:生物传感器可以检测肿瘤标志物的浓度,从而实现早期癌症的检测。

通过定期监测肿瘤标志物,可以提前发现癌症并及时治疗,提高治愈率。

3. 心血管疾病检测:生物传感器可以监测血压、心率、血氧饱和度等生理指标,及时发现和预防心血管疾病的发生。

四、生物传感器在药物研发中的应用1. 药物筛选:在药物研发过程中,生物传感器可以用于筛选和评估候选药物的活性和毒性。

通过监测药物与靶分子的结合情况,可以快速、准确地评估候选药物的疗效。

2. 药物输送:生物传感器可以通过控制释放药物的速率和剂量,实现个性化药物输送。

通过个体化的药物输送系统,患者可以获得精准的治疗,提高治疗效果并减少不良反应。

五、生物传感器在生物医学影像中的应用1. 生物标记剂:生物传感器在生物医学影像中的应用主要是通过标记剂的使用。

通过将生物传感器与荧光染料或放射性同位素等标记剂结合,可以用于显像、判定和定位病理组织。

2. 分子成像:利用生物传感器的高灵敏度和特异性,可以实现对生物体内分子的定量成像。

通过分析不同组织和器官中特定分子的浓度和分布,可以提供更精准的诊断和治疗方案。

六、生物传感器在生理监测中的应用1. 生物体内监测:生物传感器可以植入或注射到生物体内,实现对生理参数的实时监测。

医学中的生物传感器

医学中的生物传感器

医学中的生物传感器医学中的生物传感器是一种用于感知人体内部环境,监测生理活动和生化反应的装置。

它广泛应用于临床诊断、疾病监测、药物筛选以及治疗反馈等方面。

生物传感器的优点在于其高灵敏度、高选择性、非侵入性和高精度等特点,因此是一种极有潜力的医学仪器。

一、生物传感器的组成生物传感器是由感受元件和转换器组成的。

其中感受元件通常是由生物体分离出来的具有特异性的生物分子,如酶、抗体、DNA和细胞等,用于感知特定的生物分子和生理活动;转换器则是将感受元件所产生的信号转化为电信号,包括传感器、放大器、滤波器和数据处理装置等。

二、生物传感器的种类生物传感器的种类很多,常见的有光学传感器、电化学传感器、压力传感器和温度传感器等。

其中光学传感器主要利用荧光、散射、吸收等物理现象来感知生物分子的存在,如经常用于血糖测量;电化学传感器则是利用电化学反应来探测生物分子的浓度和活性,如血液中电解质的测量。

压力传感器和温度传感器则是用于检测人体内部的压力和温度变化,如用于监测脑部手术和心脏病人等。

三、生物传感器在医学中的应用生物传感器在医学中有着广泛的应用,其中最常见的是用于疾病的早期诊断和治疗反馈。

例如,胰岛素是人体内调节血糖的重要激素,胰岛素水平高低与糖尿病的发生有着直接联系,因此利用胰岛素感受元件制作的生物传感器可以实现糖尿病的早期检测和治疗反馈。

又如,心血管疾病是世界上致死率最高的疾病之一,利用压力传感器和温度传感器可以监测心血管的变化,方便医生进行治疗和预防。

另外,生物传感器还可以用于细胞和分子水平上的研究,如认识病毒的感染机制,发现新型药物等。

四、生物传感器的未来展望随着生物传感器技术的不断发展,生物传感器必将在医学中发挥更大的作用。

未来,生物传感器的关键技术将会更加成熟,传感元件的选材和设计将更加精准,转换器处理技术将更加精细化,数据分析和处理手段将更加先进,使生物传感器更加高效、可靠和精准地监测生理活动和生化反应。

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生物传感器在医学上的应用[摘要]:生物传感器作为一项新兴的科学技术已应用于医学检验分析领域中, 是近来国际上医学检测技术的热点之一[1]。

生物传感器具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂体系中进行在线连续监测等特点[2]。

本文综述了生传感器的基本概念、基本原理、特点、分类,并对国内外近几年光学、电化学和压电3种生物传感器及其应用。

[关键词] 生物传感器医学应用发展前景1、引言传感器是一种可以获取并处理信息的特殊装置, 如人体的感觉器官就是一套完美的传感系统,通过眼、耳、皮肤来感知外界的光、声、温度、压力等物理信息, 通过鼻、舌感知气味和味道这样的化学刺激。

而生物传感器是一类特殊的传感器, 它以生物活性单元( 如酶、抗体、核酸、细胞等) 作为生物敏感单元, 对目标测物具有高度选择性的检测器。

生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术。

因其具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续监测, 特别是它的高度自动化、微型化与集成化的特点, 使其在近几十年获得蓬勃而迅速的发展。

在国民经济的各个部门如食品、制药、化工、临床检验、生物医学、环境监测等方面有广泛的应用前景。

特别是分子生物学与微电子学、光电子学、微细加工技术及纳米技术等新学科、新技术结合, 正改变着传统医学、环境科学、动植物学的面貌。

生物传感器的研究开发, 已成为世界科技发展的新热点, 形成21 世纪新兴的高技术产业的重要组成部分, 具有重要的战略意义[2]。

2、生物传感综述2. 1 生物传感器的基本概念[3]生物传感器是用固定化的生物活性材料( 酶、蛋白质、DN A、抗体、抗原、生物膜等) 与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科, 是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法, 也是物质分子水平的快速、微量分析方法。

各种生物传感器有以下共同的结构: 包括一种或数种相关生物活性材料( 生物膜) 及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器( 传感器) , 二者组合在一起, 用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号的再加工, 构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。

2. 2 生物传感器的工作原理及特点[3]生物传感器以生物化学和传感技术为基础, 其工作原理可用图1 表示: 待测物质经扩散作用进入分子识别元件( 生物活性材料) , 经分子识别, 与分子识别元件特异性结合, 发生生物化学反应, 产生的生物学信息通过相应的信号转换器转化为可以定量处理的光信号或电信号, 再经仪器的放大、处理和输出,即可达到分析检测的目的。

生物传感器采用固定化生物活性物质作催化剂, 专一性强, 只对特定的底物起反应、分析速度快、灵敏度高、稳定性强、准确度高、操作简单, 容易实现自动分析、体积小, 可以实现连续在线监测、成本低, 容易进行批量生产等特点。

2. 3 生物传感器的分类[3]○1 根据生物传感器中生物分子识别元件上的敏感物质可分为: 微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、酶传感器、DNA 传感器等。

○2根据生物传感器的信号转换器可分为: 电化学生物传感器、半导体生物传感器、热学生物传感器、光学生物传感器、声学生物传感器等。

○3根据生物传感器中生物敏感物质相互作用的类型可分为: 催化型生物传感器、亲和型生物传感器、代谢型生物传器。

2.4生物传感器在医学领域的应用现状[4]2.4.1在临床检查中的应用(1)实验室检查○1 血气分析和离子测量利用光纤传感器可以检测血液中氧饱和度、氧分压、二氧化碳分压、PH (Potential of hydrogen)值等,新型的光纤微型传感器可同时测定上述成分;离子传感器已经用于测量人体分泌和代谢液中的氢离子、钾离子、钠离子、氯离子等的浓度;Fujita等设计的超氧阴离子传感器可以准确测量体内的超氧阴离子。

○2葡萄糖测量快速准确检测血糖浓度已经得以实现,如Khan等设计的一种敏感荧光体标记的葡萄糖/乳糖结合蛋白突变体葡萄糖传感器特别适合检测糖尿病患者血糖;Asif等设计以功能化氧化锌-纳米棒为基础的电化学葡萄糖传感器能够测量人脂质细胞内葡萄糖,时间仅需1s,测得的葡萄糖浓度值范围比传统方法宽。

无创血糖检测技术是血糖检测方法发展的一个热点,目前国内外临床上基本都需要手指刺血或者静脉取血方法来检测葡萄糖浓度。

这些创伤性采血方法给患者带来很大痛苦,同时增加了患者感染其它疾病的机会。

Pickup等利用葡萄糖对特定波长红外光敏感的特点制成的葡萄糖传感器,初步实现了无创血糖检测,克服了采血法检测的缺点。

○3癌症早期诊断在血液、尿液、体液里寻找肿瘤生物标记物是诊断肿瘤的有效方法之一,目前的生物传感器正从单一肿瘤标记物向多个发展。

Suwansa-ard等通过自组装法将肿瘤相关抗原125(CA125)固定在金电极表面构建的电容型免疫传感器对CA125的检测限为0.05U/ml线性范围为0.05~40U/ml,重复性和再生性(达到48次)好。

Domnanich等设计的免疫传感微阵列传感器可以平行检测黑色素瘤的五种肿瘤标志蛋白:预测和演进因子、血管皮生长因子、C反应蛋白及白细胞介素10等,该免疫传感器为肿瘤标志物的联合检测建立新的检测平台。

对多种肿瘤标记物(在其浓度很低时)同时准确快速检测已经是影响患者有效治疗和康复的一个重要因素。

○4遗传物质测定生物传感器可以帮助医生从DNA、RNA、蛋白质及其相互作用层次上了解疾病的发生、发展过程,有助于对疾病及时诊断和治疗,例如用于测定相应细菌和病毒DNA或者其它相关生物分子以诊断相应疾病。

中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室设计出一种新型生物传感器,可与生物芯片结合用于快速检测多种微小RNA,特异性、灵敏性均较高,具有广阔的的应用前景。

(2) 电生理检查常见的心电图、脑电图以及肌电图等均是运用能够把离子转换为电流的电极作为传感器的。

美国科学家Zouridakis及其研究小组发明的光纤耦合激光二极管便携式脑外伤检测仪,为低收入患者及时发现颅脑损伤提供了新的选择,相关仪器的使用费用低于MRI或CT的1/10。

(3) 影像检查影像检查使疾病的表现更加直观,加深了人们对疾病的认识。

○1超声波检查超声波传感器广泛用于多种系统疾病的诊断。

近几年来科学家发展了彩色编码多普勒系统,以不同颜色显示血流的方向,色泽的深浅代表血流的流速,可准确地确定血管是否通畅、狭窄、闭塞以及病变部位。

新一代的D型超声波还能定量地测定管腔内血液的流量。

实时超声弹性成像、超声造影、四维超声等技术的应用可以更清晰地显示甲状腺、乳腺、肝脏、肾脏等部位的肿瘤。

○2 X射线和MR1检查佳能公司上市了一种拍摄后3s即可显示图像的医用X射线传感器,极大提高了诊断效率;光纤CT是目前国外一种先进的医学诊断成像仪器,利用光纤CT可得到分辨率极高的图像,非常适合检查早期癌症;在MR1成像系统中,新一代的光纤温度传感器,使永磁体磁场温度稳定使MR1保持高清晰图像。

○3内镜检查光导纤维图像传感器扩大了内窥镜应用范围,光导纤维柔软、自由度大、传输图像失真小、直径细,操作中不会引起患者的痛苦与不适。

伴随一些新内镜技术不断出现,还能够显示普通高清晰度内镜无法显示的特殊微小结构。

胶囊内镜(capusule endoscopy)被医学界称为21世纪内镜发展的革命与方向,是多种传感器集于一身的无创、微型检查装置[5]。

其工作原理是:受检者口服内置摄像与信号传输装置的智能胶囊,借助消化道蠕动使之在消化道内运动并拍摄图像,医生利用体外的图像记录仪和影像工作站对其病情做出诊断。

目前图像传感器应用正向微观领域纵深发展,已经能够对基因表达、受体、信号通道、凋亡、细胞外基质进行成像。

2.4.2 临床监测方面的应用用于医学监测的传感器既可以安置在体外,也可以插入血管和植入体内组织。

指夹式光电容积血流脉搏波传感器可定量检测出人体心搏出量、外周阻力、血管弹性、血液黏性和微循环状况等方面的十几项血流指标参数。

红外线传感器智能额式体温计测量体温只需1s,同时有液晶数字显示、语音播报、随时检测环境温度变化并修正其读值的功能,较传统的水银体温计测量效率和安全性大为提高。

Glaser等用超声波传感器非侵入性评估全髋关节置换术后的髋关节情况。

Ferrara等设计的体内移植物表面压力传感器,可以监测移植物与身体的融合程度。

Ohki等在腹主动脉瘤血管内修复过程中用一个无线压力监测传感器系统来检测和控制动脉瘤内压,提高了手术的效果和增加了探测内漏的安全性。

Moore等设计的椎间盘压力传感器提高了对脊柱生物学机制和疾病的了解,为医生提供了有价值的临床和生理学资料。

基于“电子鼻”的糖尿病呼气快速传感技术使血糖监测更加方便,减轻了糖尿患者的痛苦。

2.4.3 治疗方面的应用○1超声波治疗高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)治疗技术是一种新的局部无创治疗手段。

超声波传感器发射的超声波穿过软组织而聚焦到体内的病变组织(靶点),使局部组织内的温度瞬间即可上升到65℃以上,导致蛋白变性及组织细胞凝固性坏死以破坏病灶,周围超声波通过的组织则没有损伤;超声波体外碎石原理是通过超声波传感器将体外冲击波聚焦于结石后将其碎成泥砂状,经器官管道排出体外而达到治疗目的;还可以用超声波的机械按摩作用来治疗身体慢性损伤性疾病等。

○2放射治疗X线传感器及γ射线传感器是X-刀和γ-刀必需部分。

X-刀和γ-刀的射线从不同角度和方向照射进人体并汇聚成焦点,产生很高的放射剂量摧毁病灶。

X-刀和γ-刀在治疗脑肿瘤、脑血管畸形、脑功能性病变方面疗效显著,是当前医学领域的尖端技术。

○3心脏起搏器治疗生理性心脏起搏器通过特殊的传感器系统感知患者的身体活动、呼吸次数和心电变化而自主调整自身的节律,通过微型电流传感器激发心脏搏动使之接近正常生理状况,该型起搏器明显改善了患者心脏功能和临床症状,提高了预后质量。

○4糖尿病治疗Cavalcanti等发明的葡萄糖纳米机器人治疗糖尿病方便有效,该机器人能够实时监控血糖浓度并根据患者实际情况给予胰岛素治疗,使患者饮食和药物治疗相互平衡,生活方式更加健康和舒适。

○5外科手术治疗香港东区医院成立了全球首个高清机器人系统综合内镜微创手术室,机器人在多个传感器系统的协同配合下为患者实施了多种复杂的手术,手术创伤小、患者恢复快、住院时间短、并发症少、费用低,因而备受临床外科医生和患者的青睐。

2.4.4 疾病预防方面的应用传统检测病原体方法如分离培养、免疫法、荧光显微镜法以及20世纪中后期发展的聚合酶链反应法和酶联免疫吸附试验无法满足快速检测及基层普及要求。

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