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嘉峪檢測網(wǎng) 2019-03-22 15:02
柔性傳感器
隨著材料技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展，柔性基質(zhì)材料以其柔韌、可彎曲、可延展、可穿戴等優(yōu)勢走上歷史舞臺。柔性傳感器兼具柔性基質(zhì)材料的優(yōu)點及與人體相適應(yīng)的優(yōu)勢，不論是可穿戴設(shè)備還是植入設(shè)備都有著非常好的發(fā)展前景?！?/span>
智能創(chuàng)可貼
美國塔夫茨大學工程學院Sameer Sonkusale教授帶領(lǐng)團隊設(shè)計了一種新型智能創(chuàng)可貼，其厚度僅為3毫米，由透明醫(yī)用膠帶、熱活化抗生素凝膠以及柔性電子元件組成。這種創(chuàng)可貼一側(cè)為帶有創(chuàng)面覆蓋組件的智能繃帶，另一側(cè)則是微處理器和可以觸發(fā)藥物輸送的傳感器，其中一個組件是可以測量傷口pH值的傳感器——如果數(shù)值明顯高于6.5，則表明傷口已被感染；另有一顆溫度傳感器，可以檢測與炎癥相關(guān)的發(fā)熱量。
智能繃帶
瑞士聯(lián)邦材料測試與開發(fā)研究所與瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院、瑞士電子與微技術(shù)中心（CSEM）、瑞士蘇黎世大學醫(yī)院一起合作開發(fā)了一種智能繃帶，能夠為護理人員提供傷口情況的相關(guān)數(shù)據(jù)?！?/span>
可穿戴汗液傳感器
美國加州大學伯克利分校的高偉博士團隊研發(fā)了全集成的可穿戴汗液檢測設(shè)備。這項設(shè)備可以同時檢測人體表皮溫度和汗液里的代謝物及電解質(zhì)信息，并且用檢測到的溫度信息來校準其他傳感器的讀數(shù)。此外，這款可穿戴汗液傳感器中柔性電路部分和傳感器部分是可分離的，工作時可以非常方便地通過柔性印刷電路連接器連接?！?/span>
可植入傳感器
可植入傳感器是近幾年出現(xiàn)的新型傳感器，具有體積小、重量輕、生物相容性強等特征。可植入傳感器一般自己供電并利用無線技術(shù)傳輸。與可消化傳感器不同的是，可植入傳感器通常植入皮下或器官中，獲取用戶的電生理或化學信號進行傳輸，能夠精準監(jiān)控生理信號，有助于實現(xiàn)個性化醫(yī)療。傳統(tǒng)的可植入傳感器的難點是傳感器本身不可降解，長期存在體內(nèi)損害體內(nèi)周圍組織或細胞，易造成二次感染，手術(shù)取出也會造成二次傷害。近年來，生物降解的可植入傳感器已研發(fā)面世。
“體內(nèi)GPS”——ReMix系統(tǒng)
美國麻省理工學院（MIT）的計算機科學與人工智能實驗室（CSAIL）研發(fā)了一項新技術(shù)——ReMix系統(tǒng)。該系統(tǒng)被描述為“人體GPS系統(tǒng)”，可以攝取標記物在體內(nèi)的精確定位。ReMix系統(tǒng)使用外部信號源制作無線電波，并結(jié)合可攝取的傳感器標記，以厘米級精度跟蹤標記。另外，ReMix系統(tǒng)的一個主要潛在用途是質(zhì)子治療，其允許磁控制的質(zhì)子束精確地靶向腫瘤。使用ReMix系統(tǒng)，質(zhì)子束可以實時精確地轉(zhuǎn)向，從而保護健康組織。
神經(jīng)塵埃
美國加州大學伯克利分校的Dongjin Seo團隊制造出長寬高分別為3毫米、0.8毫米、1毫米的神經(jīng)塵埃傳感器，它能夠把身體之外的超聲波脈沖機械能轉(zhuǎn)換成電力。神經(jīng)塵埃的技術(shù)是從無線供能的角度研發(fā)出的一種神經(jīng)遙感技術(shù)，將可用于控制假肢、外骨骼和機器人等?！ ?/span>
腫瘤納米熒光傳感器
美國德克薩斯大學西南醫(yī)學中心的Baran Sumer等人發(fā)明了一種類晶體管的閾值傳感器。它能夠在正常組織中保持沉寂，但當它遇到實體腫瘤時，就會像燈泡被打開一樣，發(fā)出光亮，使外科醫(yī)生在手術(shù)時更清楚地看見腫瘤。這項研究的原理是放大腫瘤細胞內(nèi)的pH信號，使腫瘤組織和正常組織之間的區(qū)分更加準確。這項新型數(shù)字納米傳感器引導的手術(shù)技術(shù)對患者來說益處良多，包括能夠更準確地移除腫瘤，能夠更大程度上保留功能性正常組織等，這些益處既能提高患者的生存率，又能提高患者的生活質(zhì)量。
可拉伸植入式應(yīng)變和壓力傳感器
美國斯坦福大學鮑哲楠團隊一直致力于人工皮膚、可拉伸晶體管等相關(guān)方向的研究。去年，鮑哲楠和Paige Fox團隊合作，研發(fā)了一種基于純聚合物制造的高度可拉伸、全部可降解的植入式應(yīng)變和壓力傳感器，專門用于肌腱損傷修復期的力學行為監(jiān)測。這項研究為植入式電子器件在實時監(jiān)測肌腱修復等醫(yī)療領(lǐng)域的進一步應(yīng)用提供了全新的思路。
可消化傳感器
可消化傳感器是近年來流行的新型傳感器，通常利用可降解電子器件制成。一般的可消化傳感器只能附著在藥丸內(nèi)部，由藥丸本身或消化道液體相互作用供電，傳感器工作時將檢測的相關(guān)數(shù)據(jù)通過通信模塊傳輸給智能手機或其他終端。相比傳統(tǒng)胃鏡、腸鏡檢查，可消化傳感器成本低、使用方便，也可以減輕患者的痛苦。
氣敏傳感器膠囊
澳大利亞皇家墨爾本理工大學的Kyle Berean團隊研發(fā)出一款氣敏傳感器膠囊，吞咽后可以實時檢測腸道內(nèi)氫氣、二氧化碳和氧氣的水平，并將信息發(fā)送到智能設(shè)備中。研究結(jié)果顯示，傳感器膠囊在測量腸道內(nèi)的氫氣濃度時具有高靈敏度和信噪比，有助于監(jiān)測消化道中微生物的活動，實時判斷消化道的健康。同時，也將減少例如腸鏡檢查之類的侵入性操作的使用，減輕患者的痛苦?！?/span>
可消化微型麥克風
美國麻省理工學院Giovanni Traverso團隊研發(fā)了一項通過在胃腸道放置微型傳感器來檢測心率和呼吸頻率的新技術(shù)。這個微型傳感器本質(zhì)上是一個被放置在患者服用的硅酮膠囊里的微型麥克風，可以通過監(jiān)聽心臟和肺部來進行心率和呼吸頻率的計算?！ ?/span>
可卷曲消化傳感器
美國麻省理工學院的Giovanni Traverso與哈佛大學布萊根婦女醫(yī)院的Canan Dagdeviren共同研發(fā)了一種靈活的可消化傳感器。該傳感器可以卷曲成藥丸形狀，服用后會附著在腸壁或胃壁上來檢測消化道節(jié)律性收縮，以幫助醫(yī)生診斷胃腸疾病。同時也可以檢測胃里的食物，幫助醫(yī)生監(jiān)測肥胖癥患者的食物攝入量。該柔性裝置基于壓電材料，當其發(fā)生物理變形時，會產(chǎn)生電流和電壓供其運作，而不需要板載電池，從而降低了安全風險。該傳感器還使用與人類皮膚彈性相似的聚合物，因此能與皮膚相適應(yīng)，并隨著腸道進行伸展和移動?！?/span>
新型生物傳感器
DermalAbyss紋身墨水
由美國麻省理工學院與哈佛醫(yī)學院合作完成的項目“DermalAbyss”，旨在使用生物傳感器替代傳統(tǒng)紋身墨水。這些傳感器能通過改變顏色來反映出人體內(nèi)的pH值、鈉和血糖水平的變化，以此讓使用者了解到身體可能存在的問題。在DermalAbyss的幫助下，只需肉眼觀察一下紋身的變化即可發(fā)現(xiàn)這三項生理指標的變化：當血糖升高時，紋身會從藍色變成棕色；當鈉含量增加時，紋身會變得更綠（在紫外線照射下）；從紫色變成粉色則是堿性水平的變化。
血糖監(jiān)測隱形眼鏡
日本名古屋大學新津葵一（Kiichi Niitsu）團隊研發(fā)出了全球最小的發(fā)電檢測一體型血糖傳感器，可以實現(xiàn)無須外部無線供電、隱形眼鏡式的持續(xù)血糖監(jiān)測。葡萄糖發(fā)電元件的輸出電壓會隨著與血糖濃度相關(guān)的淚糖濃度變化，通過半導體電路將輸出電壓轉(zhuǎn)換成無線傳輸頻率，實現(xiàn)同時發(fā)電和傳感。由此無須再使用供電用眼鏡型終端，只需佩戴隱形眼鏡就能持續(xù)監(jiān)測血糖值。
納米呼吸傳感器
澳大利亞麥考瑞大學的Noushin Nasiri研發(fā)出一種利用納米材料制造的呼吸傳感器，通過分析呼出氣體中的標志物，可以檢測多種疾病?！?/span>
使用石墨烯檢測癌細胞
美國伊利諾伊大學芝加哥分校化學工程系Vikas Berry與芝加哥大學醫(yī)學院的臨床外科助理教授Ankit Mehta開展合作，對石墨烯進行研究，發(fā)現(xiàn)通過腦細胞與石墨烯的相互作用，可以辨別出高度活躍的癌細胞，從而實現(xiàn)癌細胞與正常細胞的區(qū)分。研究發(fā)現(xiàn)，正常細胞和癌細胞分別與石墨烯發(fā)生相互作用，通過拉曼成像技術(shù)，可以分辨兩種細胞的不同活性。高度活躍的癌細胞能夠讓石墨烯表面的負電荷增大更多，釋放出更多的質(zhì)子。研究還發(fā)現(xiàn)，石墨烯不僅可以用于區(qū)分正常星形膠質(zhì)細胞與多形性成膠質(zhì)細胞瘤，還可以區(qū)分革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌，或者用于檢測鐮狀細胞?！?/span>
未來及展望
市場研究公司Grand View Research的數(shù)據(jù)顯示，2015年全球醫(yī)用傳感器市場規(guī)模達到98億美元，預計到2024年，市場規(guī)?？稍鲋?strong style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">185億美元?！?/span>
醫(yī)用傳感器經(jīng)常被用于造價高昂的醫(yī)療器械，因此醫(yī)用電子傳感器是具有高價值的一類傳感器。智能醫(yī)療器械行業(yè)已被公認為是最有前景的醫(yī)療發(fā)展領(lǐng)域，整體行業(yè)處于快速發(fā)展階段。在智能醫(yī)療器械行業(yè)的帶動下，智能傳感器的市場需求將會不斷擴大?，F(xiàn)在，我國在此領(lǐng)域還處于起步階段，大部分依賴進口，但是隨著技術(shù)不斷成熟，國產(chǎn)醫(yī)用傳感器市場將迎來爆發(fā)式增長。未來，在納米技術(shù)的加持下，醫(yī)用傳感器將繼續(xù)向著小型化、微型化、低功耗、低成本、高靈敏度、多功能、安全無毒、可降解的方向不斷發(fā)展。
來源：思宇醫(yī)械觀察
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