我們是否需要以電力為代價(jià)來(lái)?yè)Q取無(wú)線(xiàn)？

計算機技術(shù)、數字信號處理技術(shù)以及電子技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速，相關(guān)的領(lǐng)域也因此得到了推進(jìn)，醫學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展更加顯著(zhù)?？梢钥吹?，在醫學(xué)科技領(lǐng)域中出現了越來(lái)越多的高科技電子產(chǎn)品，例如自動(dòng)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(xué)領(lǐng)域中的應用同樣非常廣泛，傳感器能夠發(fā)揮感受生命體征信息的重要作用，對推動(dòng)現代醫學(xué)發(fā)展有重要意義“，八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項目之一就是傳感器，因此研究傳感器是發(fā)展當代醫學(xué)的必由之路。

1 傳感器的組成與分類(lèi)

傳感器通常由兩個(gè)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(lèi)方法，可以將傳感器分為兩類(lèi)，其中諸如生物傳感器、物理傳感器和化學(xué)傳感器等屬于一類(lèi)，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(lèi)的。上述都是都是較為普及并應用廣泛的傳感器，在未來(lái)有廣闊的發(fā)展前景。

在過(guò)去，醫生收集病人信息的方式比較簡(jiǎn)單，基本上都是“望聞問(wèn)切”以及簡(jiǎn)單的檢查。我國在上世紀六十年代建立了醫學(xué)工程，多種高科技醫療設備被開(kāi)發(fā)出來(lái)，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(xué)領(lǐng)域，傳感器起到的是“耳目”的作用，傳感器種類(lèi)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，按照采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(tài)學(xué)傳感器、生理功能傳感器和臨川化學(xué)傳感器等。目的不同，用途不同，分類(lèi)方法也不盡相同。

2 生物傳感器的應用

在醫學(xué)中有多種檢驗方法，一般的方法是在實(shí)驗室檢驗，但是這種檢驗方法過(guò)程繁瑣，花費時(shí)間較長(cháng)，逐漸無(wú)法滿(mǎn)足現代臨床醫學(xué)的需求，生物傳感器的出現大大改觀(guān)了這種現象。生物傳感器是化學(xué)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并將其用電信號輸出，由于生物傳感器具有操作簡(jiǎn)單、花費時(shí)間較少等優(yōu)點(diǎn)，在醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛關(guān)注。

2.1 原理和結構

傳感器中包含抗體、抗原、蛋白質(zhì)、DNA 或者酶等生物活性材料，待測物質(zhì)進(jìn)入傳感器后，分子識別然后發(fā)生生物反應并產(chǎn)生信息，信息被化學(xué)換能器或者物理?yè)Q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(zhì)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(guò)自動(dòng)化儀表技術(shù)和微電子技術(shù)處理，就能構成各種儀器或者系統。

2.2 分類(lèi)和特點(diǎn)

按照換能器種類(lèi)分類(lèi)，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(lèi)分類(lèi)，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(xué)檢驗大多是酶分析法，這種方法步驟繁瑣，費用較高，而采用生物傳感器的方法，雖然試劑價(jià)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(fā)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?xún)?，準確度可以保證 ;相對于酶分析法操作更加簡(jiǎn)便，可以進(jìn)行自動(dòng)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(yōu)點(diǎn)。

2.3 醫學(xué)領(lǐng)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(xué)領(lǐng)域中的運用展開(kāi)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(huì )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(zhì)的目的。相對于酶傳感器，微生物傳感器使用穩定并且成本更低，但是使用范圍不及酶傳感器，數據顯示，微生物傳感器能夠檢測的物質(zhì)約為 60 種到 70 種。微生物會(huì )受到待測物質(zhì)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(gè)問(wèn)題，微生物傳感器市場(chǎng)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(mén)冬酰胺等生化指標可以采用酶傳感器，例如現在的葡萄糖酶傳感器已經(jīng)發(fā)展到了第四代，應用范圍廣泛，并且國際上乳酸酶傳感器技術(shù)已經(jīng)相當成熟。臨床上要檢驗患者腎功能就要進(jìn)行腎功能診斷，然后針對性的實(shí)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(shí)間和發(fā)展時(shí)間都較長(cháng)，市場(chǎng)上的酶傳感器已經(jīng)達到了超過(guò) 200 種。

2.3.3 基因傳感器

基因傳感器是近年來(lái)才出現的一種傳感器，但是技術(shù)先進(jìn)，國內外也有很多專(zhuān)家學(xué)者針對基因傳感器進(jìn)行研究，現在已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)之一?；騻鞲衅鞯幕A是雜交高特異性，一般基因傳感器上有 30 個(gè)左右的核苷酸單鏈核酸分子，通過(guò)和靶序列雜交測定目標核酸分子?，F在研究和使用較多的基因傳感器是 DNA傳感器，主要用于結核桿菌、艾滋病毒和乙肝炎病毒等的檢測，從而達到診斷疾病的目的。

3 光纖傳感器的應用

傳播光并不是光纖的唯一用途，還可以用來(lái)交換信息。光纖可以將各種參數和待測量結合起來(lái)，得到被測信號的狀態(tài)，將其轉換為光信號輸出。相對于傳統傳感器，光纖傳感器反應速度更快、靈敏度高，在使用過(guò)程中不會(huì )產(chǎn)生電磁干擾，光纖密度小、保密性佳并且便于保存，因此光纖傳感器在很多領(lǐng)域都有應用。

3.1 原理和分類(lèi)

基本原理就是光經(jīng)過(guò)光纖進(jìn)入調制區，然后和被測參數發(fā)生作用，被測參數會(huì )使光的頻率、強度和相位等發(fā)生變化，變化后的光經(jīng)過(guò)光纖通過(guò)調制器輸出被測物理量。按照傳感原理，光纖傳感器可以分為兩類(lèi)，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(xué)領(lǐng)域現今應用較多的是傳光型傳感器。