生物醫(yī)學傳感器未來應用的發(fā)展動向

時間:2013-12-30

來源:網絡轉載

導語:隨著科學技術的交叉發(fā)展、相互滲透,對傳感器的質量、品種和數(shù)貴提出了新的要求。因此,必須從新原理、新材料以及新加工技術等三方面尋找途徑才能研究出新型傳感器。

生物醫(yī)學傳感器是感知生物體內各種生理、生化、病理信息,并按照一定的規(guī)律與標準將其不失真地轉換為易處理的電信號的裝置。生物醫(yī)學傳感器延伸了醫(yī)生的感覺器官,把定性的感覺擴展為定量的測量。下面,我們來看一下生物醫(yī)學傳感器在未來應用中的四個發(fā)展動向:

一、發(fā)展多功能傳感器

以前一個傳感器只能把單一的被測量轉換成電信號,新型傳感器可利用一個傳感器同時檢測幾種被測量并分別轉換成相應的電信號。例如,一種多功能傳感器,它可以同時檢測氣體的溫度和濕度。這種傳感器是在鈣鈦礦上填加對濕度敏感的(尖晶石)的復合多孔質燒結體作為傳感元件。溫度變化引起傳感器電容量的變化,濕度變化引起傳感器電阻的變化。因此傳感器的電阻值和電容量的變化,分別表示氣體溫度和濕度的變化置。

多功能化的另一層含義是將傳感器與其他功能復合(如溫度補償、信號處理、執(zhí)行器等功能〕。

二、發(fā)展圖像傳感器

在大多數(shù)錆況下一個敏感元件只能獲取一個點的信息,這是很不夠的,許多應用場合要求傳感器傳感一個被測源所發(fā)出的全部信息,亦即要求傳“像”。如紅外傳感器傳感熱圖像,超聲成像技術要求傳感器傳感聲圖像,X線成像技術要求傳感光圖像。因此,要求傳感器能將物體具有二維、三維或四維(包含時序)的圖像轉換成電信號,這就是所謂的“圖像傳感器”。目前固體圖像傳感器發(fā)展突出,正取代攝像管。它具有體積小、重量輕、壽命長、分辨率髙、功耗低、殘留圖像少、圖像不變形、不易受電磁干擾、信號易于處理等優(yōu)點。

三、發(fā)展智能傳感器

電子計算機與傳感器的有機結合,構成了智能傳感器的基本框架。智能傳感器不僅把傳感和信號預處理結合為一體,使之與后處理的微型計箅機兼容,而且為利用現(xiàn)代信號處理方法提高對信號的判斷能力和開辟新的應用領域創(chuàng)造了條件。智能傳感器不僅能完成傳感和信號處理任務,而且還有自診斷、自恢復及自適應功能。智能傳感器可使信號在敏感元件附近就能進行局部處理,從而減輕了和傳輸線路的負擔,提髙了效率。智能傳感器不存在非線性的缺點。相反,當傳感器具有較寬的動態(tài)范圍或在某一區(qū)域具有較離靈敏度時,這神非線性不僅無關緊要,而且可以變成有利的因素。

四、發(fā)展化學傳感器和生物傳感器

由于科學技術不斷深入發(fā)展,除了以物理量為檢測參數(shù)的物理傳感器以外,又出現(xiàn)了以化學物質成分為檢測參數(shù)的化學傳感器,現(xiàn)有的化學傳感器主要是利用敏感材料與被測物質中分子、離子相互接觸時引起材料表面電勢、電極電勢、表面化學反應直挨或間接地轉換為電信號。目前的化學傳感器有半導體淘瓷傳感器、電化學傳感器、半導體場效應化學傳感器等。但是這些化學傳感器的測量對象限于低分子物質,很難有選擇地檢測復雜的有機物以至高分子物質。近30年來,由于生物醫(yī)學工程的迅速發(fā)展,出現(xiàn)了檢測生物體內高分子化學成分的生物傳感器。已經研制出的生物傳感器有酶傳感器、組織傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器、酶熱敏電阻、發(fā)光酶傳感器等。這些傳感器將有力地促進醫(yī)學基礎研究、臨床診斷和環(huán)境醫(yī)學的發(fā)展。

隨著科學技術的交叉發(fā)展、相互滲透,對傳感器的質量、品種和數(shù)貴提出了新的要求。因此,必須從新原理、新材料以及新加工技術等三方面尋找途徑才能研究出新型傳感器。

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