医用传感器的发展及实用化研究

医用传感器的一种用来感知生物的各种信息并转换成容易处理的电信号器件，在医学仪器的研制和医学实验中占有重要地位。它是医学测量仪器的第一个环节，是医学仪器与人体直接耦合的环节，也是一个关键环节。如果没有医用传感器对原始参量进行精确可靠是测量，那么后续各环节再先进也得不到正确结果。另外，医用传感器为医学诊断仪器提供的是特定信息，它往往决定着医学仪器的测量原理和结构设计。

　　医用传感器的发展

　　传感器在医学研究与临床诊治中占据着重要地位，随着工程技术和医学科学的进步，生物医学传感器也必将得到迅速发展。

　　传感器技术有两个发展方向，一是传感器本身的开发研究，另一个是与计算机技术相结合的研究。其中传感器本身的开发研究有两个分支，一是有关传感器基础研究，即研究发展传感器所需要的新技术和新原理，另一是新型传感器产品的开发，即面向市场研究并生产社会迫切需要的产品。基础研究中集中在新材料和超微细加工技术。新产品开发中重点解决光技术的应用、微电子封装技术和一次性芯片等。

　　目前热门的研究课题有多功能精密陶瓷材料在传感器中的应用、生物功能性物质在传感器开发中的利用、微细加工技术制造超小型传感器的研究。

　　此外，发展化学传感器和生物传感器是传感器技术发展的另一趋势，尤其在生物医学领域的更具实用性，有利于促进医学基础研究、临床诊断和环境医学的发展。

　　生物功能性物质与传感器

　　在新材料研究中生物功能性物质（也称分子识别物质）的研究在发展仿生传感器中引人注目。目前已有的传感器还不能说部分代替了生物体的感觉功能，它只是利用物理或化学现象的信号变换器。真正代替生物体感觉功能的传感器很少。生物体中的物质膜能对外来刺激作出反应，这种生物膜厚约6~10um，内含许多受容细胞（受体），它是一种磷脂质双层膜，蛋白质像瓷砖似的镶在上面。外来刺激加在生物膜时，膜电位发生变化，与受容细胞相连的神经发出脉冲传递到神经中枢，外来刺激是光时，由于光敏的蛋白质的作用，使膜电位发生变化；如果外来刺激是化学物质，由于膜附着有化学物质引起膜电位变化。仿生物体中的物质膜现已研究出利用抗原抗体结合使膜电位变化的人工功能性膜（免疫膜）和由于固定于膜上的生物受容物质的选择吸收被测物质后而形成复合体性质的膜（酶膜）。人们正利用这种生物功能性膜研究开发出各种新型传感器，即生物传感器，为仿生物传感器的发展奠定了基础。在医学中已用这种传感器测血糖、乳酸、免疫球蛋白G（IgG）、甲胎蛋白（AFP）等，也有的用来测脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）和神经递质等。有人提出用阵列电极或复合酶电极同时识别多种化学物质以实现和人的五种感觉相媲美的生物传感器。

　　医用传感器的实用化研究

　　（1）体液成分的实时测量：如血液中各种离子、气体等的在体实时测量技术。

　　（2）多信息超小型传感器阵列的应用：如使用导管探针从心脏内部体实测量有关心功能的多种信息体实测量技术。

　　（3）利用光导纤维和半导体微光器件研究开发更先进的人体测量技术。

　　（4）研究开发利用生化反应的新型用于分子水平测量的技术。