在過去，醫(yī)生收集病人信息的方式比較簡單，基本上都是“望聞問切”以及簡單的檢查。我國在上世紀(jì)六十年代建立了醫(yī)學(xué)工程，多種高科技醫(yī)療設(shè)備被開發(fā)出來，大大豐富了醫(yī)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(yī)學(xué)領(lǐng)域，傳感器起到的是“耳目”的作用。

醫(yī)用傳感器是應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的那一部分傳感器，是把人體的生理信息轉(zhuǎn)換成為與之有確定函數(shù)關(guān)系的電信息的變換裝置。它所拾取的信息是人體的生理信息，而它的輸出常以電信號來表現(xiàn)。

人體生理信息有電信息和非電信息兩大類，從分布來說有體內(nèi)的（如血壓等各類壓力），也有體表的（如心電等各類生物電)和體外的(如紅外、生物磁等）

醫(yī)用傳感器作為傳感器的一個重要分支，其設(shè)計與應(yīng)用必須考慮人體因素的影響，考慮生物信號的特殊性、復(fù)雜性，考慮生物醫(yī)學(xué)傳感器的生物相容性、可靠性、安全性。

檢測生物體信息

如心臟手術(shù)前檢測心內(nèi)壓力；心血管疾病的基礎(chǔ)研究中需要檢測血液的粘度以及血脂含量。

臨床監(jiān)護(hù)

如病人在進(jìn)行手術(shù)前后需要連續(xù)檢測體溫、脈搏、血壓、呼吸、心電等生理參數(shù)。

控制

利用檢測到的生理參數(shù)，控制人體的生理過程。如電子假肢等。

檢測的指標(biāo)

按應(yīng)用形式分

植入式傳感器、暫時植入體腔(或切口)式傳感器、體外傳感器、用于外部設(shè)備的傳感器

按工作原理分

1、化學(xué)傳感器

利用化學(xué)反應(yīng)原理，把化學(xué)成分、濃度轉(zhuǎn)換成電信號

化學(xué)傳感器是利用化學(xué)性質(zhì)與化學(xué)效應(yīng)制成的傳感器。這種傳感器一般是通過離子選擇性敏感膜將某些化學(xué)成分、含量、濃度等非電量轉(zhuǎn)換成與之有對應(yīng)關(guān)系的電學(xué)量。比如說：不同種類的離子敏感電極、離子敏場效應(yīng)管、濕度傳感器等。

生物醫(yī)學(xué)用各種化學(xué)換能器測量的化學(xué)物質(zhì)有：K+、Na+、Ca2+、Cl-、O2、CO2、NH3、H+、Li+ 等。

2、生物傳感器

利用生物活性物質(zhì)選擇性識別來測定生化物質(zhì)

生物傳感器是采用包含有生物活性物質(zhì)作為分子識別系統(tǒng)的傳感器。這個傳感器一般是利用酶催化某種生化反應(yīng)或者通過某種特異性的結(jié)合，檢測大分子有機(jī)物質(zhì)的種類及含量，就是最近半個世紀(jì)發(fā)展起來的新型傳感器。比如：酶傳感器，微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、DNA傳感器等。

3、物理傳感器

利用材料的物理變化

物理傳感器是利用物理性質(zhì)和物理效應(yīng)制成的傳感器。屬于這種類型的傳感器最多，比如說金屬電阻應(yīng)變式傳感器、半導(dǎo)體壓阻式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器等。

各種物理傳感器檢測的內(nèi)容

4、生物電電極傳感器

肌體的各種生物電，包括：心電、腦電、肌電、神經(jīng)元放電等

按人體器官的仿生類型分

視覺傳感器

包括各種光學(xué)傳感器以及其他能夠替代視覺功能的傳感器；

聽覺傳感器

包括各種拾音器、壓電傳感器、電容傳感器以及其他能夠替代聽覺功能的傳感器；

嗅覺傳感器

包括各種氣體敏感傳感器以及咒他能夠替代嗅覺功能的傳感器。

這個分類方法有利于仿生傳感器的開發(fā)。

除了廣述列舉的常見傳感器分類方法以外，還會根據(jù)傳感器材料、傳感器結(jié)構(gòu)、能量轉(zhuǎn)換分式等多種分類方法，都具有各自的優(yōu)點(diǎn)與局限性。

肌肉與髖關(guān)節(jié)的診斷往往很復(fù)雜，且價格不菲。人一旦意識到這些部位有所不適，往往為時已晚。較深的傷口與手術(shù)內(nèi)切口情況也是如此。

有一種傳感器可以無縫植入人體，并且能在體外接收到實(shí)時監(jiān)控信息。首先它不會引發(fā)感染或機(jī)體免疫反應(yīng)。同時，這種傳感器在嵌入之后還不能影響組織的正常機(jī)能，比如肌肉的拉伸性。

現(xiàn)今的醫(yī)學(xué)傳感器都是剛性的，這就導(dǎo)致它們無法監(jiān)測皮膚等組織。但很多器官和組織都是三維的多層生物結(jié)構(gòu)。監(jiān)測這些組織就需要線這樣的傳感器。

用浸有液體的細(xì)線縫合傷口

納米材料可以是有機(jī)的也可以是無機(jī)的，可以具有生物活性也可以是惰性的，它還可以被設(shè)計成具有某些物理化學(xué)特性的醫(yī)學(xué)傳感器，比如，多樣性的碳納米管。它的導(dǎo)電性是可以定制的，也正因如此，碳納米管正逐漸成為新一代傳感器和晶體管的基體材料。此外，碳納米管還可以監(jiān)測DNA和蛋白質(zhì)單分子。有機(jī)納米聚苯胺同樣有廣泛應(yīng)用，它最顯著的特性就是其導(dǎo)電性取決于環(huán)境的酸堿度。 

將普通線頭浸入含有不同納米材料的液體，然后迅速將其烘干。這些線頭的性能取決于溶液中納米材料的特性。

將具有碳納米管和硅涂層的柔性橡膠纖維制作成傳感線頭，它就可以檢測物理應(yīng)力。當(dāng)這種傳感線頭受到拉伸時，它的導(dǎo)電性就會改變，我們就能夠在機(jī)體外部檢測到這種變化。

把它植入人體，它就可以用來監(jiān)測傷口愈合和肌肉拉傷狀況。當(dāng)有異常應(yīng)變發(fā)生時，說明傷口在緩慢愈合，或者裝置放置不當(dāng)。這就可以及時提醒醫(yī)生和患者做出相應(yīng)調(diào)整。

將一根線頭涂覆碳納米管和聚苯胺納米纖維，另一根涂覆銀和氯化銀，檢測兩根線頭間的電流強(qiáng)度可以檢測組織酸度，這是判斷傷口是否受感染的重要依據(jù)。

葡萄糖氧化酶跟葡萄糖反應(yīng)會產(chǎn)生電信號，因此涂覆葡萄糖氧化酶的傳感線頭就可以監(jiān)測人體血糖水平。同樣的道理，在導(dǎo)電線頭中涂覆其他一些納米材料還可以監(jiān)測血液中的鈉、鉀含量，它們是血液代謝的標(biāo)志物。

用物理化學(xué)方法做成的智能線頭可以將檢測信息傳送到皮膚表面的發(fā)射器上

除了感應(yīng)能力，很多材料的線頭還有一個有用特性：芯吸。它可以利用毛細(xì)效應(yīng)疏導(dǎo)液體，跟燈芯輸運(yùn)液蠟維持火焰是一個道理。

棉線可以將細(xì)胞間隙的液體輸運(yùn)到體內(nèi)各處的傳感線頭。傳感線頭將電信號傳遞給皮膚外表的一個裝有紐扣電池和小天線的彈性裝置。該裝置將信號放大并且數(shù)字化，最后將信號無線傳輸給智能手機(jī)等設(shè)備。這樣，醫(yī)生就可以持續(xù)地對患者的健康狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

這種集成化的無線監(jiān)控系統(tǒng)有很多優(yōu)勢。首先，患者更自由了，沒必要非得住院。其次，實(shí)時收集的數(shù)據(jù)為醫(yī)生提供了更準(zhǔn)確的參考信息。另外，它還降低了醫(yī)療成本。 

線頭有很廣泛的應(yīng)用前景。糖尿病患者的傷口有難以愈合的風(fēng)險，這可能會導(dǎo)致感染，甚至截肢。用傳感線頭縫合則可以讓醫(yī)生在早期就發(fā)現(xiàn)問題，并及時做出反應(yīng)以防止病情進(jìn)一步惡化。傳感線頭還可以做成繃帶、傷口敷料甚至醫(yī)院床單，它可以在病情失控前就發(fā)出預(yù)警。

心力衰竭是老年人最常見的住院病因，心衰患者怎樣在家就能得到很好的監(jiān)測呢？如果能夠隨時監(jiān)測患者的心臟收縮、心臟舒張以及平均肺動脈壓等監(jiān)測數(shù)據(jù)，調(diào)整患者的治療方案，是否可以減少了心衰病人的住院時間。

心衰患者的無線、植入式血流動力學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)包括一個永久植入肺動脈的傳感器/監(jiān)控器，一個經(jīng)靜脈導(dǎo)管用于傳送和部署傳感器，一個電子系統(tǒng)用于獲取和處理來自傳感器的信號，并將肺動脈壓力測量值傳送到一個安全的數(shù)據(jù)庫。

遵照程序，病人在家里無線監(jiān)測其肺動脈壓力，數(shù)據(jù)立即傳送到安全的數(shù)據(jù)庫，供醫(yī)生可通過網(wǎng)站實(shí)時監(jiān)測。

結(jié)果顯示，應(yīng)用無線植入器進(jìn)行遠(yuǎn)程血液動力學(xué)監(jiān)測，以指導(dǎo)心衰治療，可有效降低慢性心衰患者（CHF）術(shù)后18個月的心衰住院率。

既往結(jié)果表明，隨訪6個月時，肺動脈壓指導(dǎo)治療組的心衰住院率較標(biāo)準(zhǔn)藥物治療組降低30%。而此次的18個月隨訪結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肺動脈壓指導(dǎo)治療組的心衰住院率較標(biāo)準(zhǔn)藥物治療組進(jìn)一步降低達(dá)39%。

 一款可以檢測糖尿病患者健康狀況的智能襪子，可以通過溫度傳感器檢測患者是否出現(xiàn)了炎癥。

OFweek傳感器網(wǎng)訊 近日，據(jù)媒體報道，CES 2017上出現(xiàn)了一款可以檢測糖尿病患者健康狀況的智能襪子，它來自初創(chuàng)的企業(yè)Siren Care。該襪子可以通過溫度傳感器檢測患者是否出現(xiàn)了炎癥。

據(jù)悉，1型和2型糖尿病最容易出現(xiàn)足部腫脹的狀況，假如沒有及時檢測出來，腫脹會演變?yōu)楦訃?yán)重的疾病，造成患者足部感染，甚至需要截肢。因此，對足部的狀況監(jiān)測可以保證提早預(yù)防各種并發(fā)癥的發(fā)生。這款智能襪子的內(nèi)置傳感器就能對早期檢測起到關(guān)鍵作用。

智能襪子雖然是一款可穿戴設(shè)備，但不需要經(jīng)常充電。每個襪子的內(nèi)置電池都充滿電量，可以使用六個月。只要穿上襪子，其內(nèi)置傳感器會自動啟動。襪子一旦被脫下，傳感器則會自動關(guān)閉，進(jìn)入睡眠模式。

此外，這款襪子支持機(jī)洗，患者至少可以穿六個月，所有的數(shù)據(jù)都存儲于襪子的傳感器、手機(jī)App以及云盤中。當(dāng)足部出現(xiàn)損傷時，襪子可以檢測到高溫差，然后通過App會發(fā)出警報，提醒患者足部出現(xiàn)了問題。

這款健身數(shù)據(jù)跟蹤設(shè)備可以直接在 T 恤里面完成健身數(shù)據(jù)的跟蹤。

T恤采用無袖設(shè)計，它里面縫合了運(yùn)動傳感器，并且是嵌入織物當(dāng)中，很薄且不引人注意。這就意味著，運(yùn)動者無需佩戴額外的監(jiān)測設(shè)備，比如腕帶設(shè)備或者是胸前設(shè)備。另外，這個T恤還設(shè)計了一個小型傳感器，位于后領(lǐng)上。

這個傳感器上還附帶有GPS，可用于確定運(yùn)動員的速度，距離和加速度。另外，官方還打造了一個專門的iPad應(yīng)用，可以實(shí)時顯示數(shù)據(jù)，允許教練跟蹤每個運(yùn)動員的表現(xiàn)，并根據(jù)需要調(diào)整訓(xùn)練計劃，有效地監(jiān)控訓(xùn)練營期間的工作量。

一種新型生物電化學(xué)檢測芯片，是基于聚合物自組裝膜制備的生物電化學(xué)傳感器，它將使癌細(xì)胞的檢測變得如同血糖儀檢查一樣簡單，為癌癥的提早預(yù)防提供可能。

目前，國內(nèi)各大醫(yī)院常用的體液檢測手段是免疫固定電泳法，其檢測成本高、設(shè)備要求嚴(yán)、檢測時間長，讓大量的患者失去了治療疾病的黃金時期。這款薄膜生物電化學(xué)傳感器以患者發(fā)病早期血液中會分泌出極其微量的單克隆球蛋白及游離輕鏈為契機(jī)，將識別此蛋白的抗體嫁接于電極表面的高分子微孔膜基體，通過二者的專一識別性，在電化學(xué)工作站的幫助下，放大成化學(xué)信號，成功實(shí)現(xiàn)在發(fā)病初期檢查癌細(xì)胞的功能。

進(jìn)行臨床試驗(yàn)，從樣品采集到注入、檢測和醫(yī)療分析等整個過程，僅僅耗時10分鐘，且成本低、精確性好。該項(xiàng)技術(shù)與醫(yī)院常使用的免疫固定電泳法相比，檢測靈敏性提高了500倍。不僅如此，該項(xiàng)技術(shù)配套的檢測設(shè)備成本僅8萬元，降低了檢測準(zhǔn)入，可廣泛應(yīng)用。

作為一種新型生物傳感器使用平臺，此技術(shù)可以運(yùn)用到更廣闊的技術(shù)領(lǐng)域，如白血病、尿毒癥、淋巴癌、肝癌等重癥的提早診斷，甚至在環(huán)境監(jiān)測、軍用探測領(lǐng)域取得更長遠(yuǎn)的發(fā)展。

我們的呼吸中含有一系列關(guān)于自身健康的信息，它們以分子形態(tài)存在，其存在與否和濃度可以作為疾病檢測的生物標(biāo)記物，有一種能檢測許多不同分子，并將這些生物標(biāo)記物與17種疾病相關(guān)連的呼吸傳感器。

人體呼出的氣中含有氮?dú)狻⒍趸己脱鯕?，以及少量?00多種揮發(fā)性化學(xué)成分。這些物質(zhì)的相對數(shù)量會根據(jù)人體健康狀況而變化。比如，糖尿病就會產(chǎn)生一絲甜味。

不過目前的呼吸分析儀大多集中在單一類型的疾病，只會檢測單個標(biāo)記物，其使用范圍和篩選能力也有限。

 使用質(zhì)譜來鑒定與疾病相關(guān)的呼吸成分，讓研究人員發(fā)現(xiàn)，基于不同量的13種成分，每種疾病會產(chǎn)生獨(dú)特的揮發(fā)性化學(xué)印記。他們還發(fā)現(xiàn)，一種疾病的存在，不會妨礙其它疾病的檢測，這也是以非侵入性的方式，檢測和診斷各種疾病的先決條件。

這種傳感器由一系列特別制備的金納米顆粒傳感器，和基于單壁碳納米管的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳感器組成。它真正特別的地方在于，可以收集患不同疾病的數(shù)千患者的呼吸樣本，并用人工智能軟件找到數(shù)據(jù)中的相關(guān)性。

得益于研究中的人工智能組件，該系統(tǒng)對17種不同疾病的平均診斷準(zhǔn)確性在86％，包括諸如癌癥，克羅恩病，兩種類型的帕金森病，先兆子癇和肺動脈高壓等。

在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)成熟前，醫(yī)生曾通過聞病人的呼吸來診斷一些疾病，尋找疾病線索?，F(xiàn)在看來，這種靠呼吸來檢測疾病的方法，由人工智能實(shí)現(xiàn)的更加精準(zhǔn)。

一種新型納米熒光傳感器可以特異性地在腫瘤組織“打開”并發(fā)出熒光，幫助醫(yī)生準(zhǔn)確切除腫瘤組織，并在最大程度上保留正常組織。

據(jù)研究人員報道，這項(xiàng)突破性的技術(shù)適用于任何類型的腫瘤，研究人員將這種納米探針注射到小鼠的腫瘤組織后，一旦接觸腫瘤細(xì)胞，這種探針就會打開并照亮腫瘤組織。

人腫瘤組織偏酸性，研究人員利用了腫瘤組織的這個特點(diǎn)。 

對許多腫瘤而言，手術(shù)是首選治療方案。但是要完全清除腫瘤組織并盡可能保留正常組織在目前仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)槟壳暗挠跋窦夹g(shù)不夠靈敏，無法準(zhǔn)確區(qū)分腫瘤組織與非腫瘤組織。

而這項(xiàng)新技術(shù)使用了臨床批準(zhǔn)的熒光染料，可以通過全世界醫(yī)院正在使用的標(biāo)準(zhǔn)照相機(jī)進(jìn)行成像。這種納米探針就像傳感器一樣，只有所處環(huán)境的pH值低于閾值時，它才會打開并發(fā)出熒光。

研究人員在小鼠頭頸癌模型中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)在手術(shù)中使用這種探針具有極強(qiáng)的特異性和敏感性，它甚至可以照亮直徑小于1mm的腫瘤結(jié)節(jié)。

進(jìn)行手術(shù)時，這種探針可以為外科醫(yī)生準(zhǔn)確描繪出腫瘤邊界。這是一種納米尺度的開關(guān)技術(shù)，迄今為止還沒有任何一項(xiàng)技術(shù)具有這么高的精確度。

制備這種探針相對簡單，因此成本也不高，這項(xiàng)技術(shù)可以用于人體內(nèi)腫瘤邊界的檢測。

有一種最新型的生物發(fā)光傳感器，可以讓單個的腦細(xì)胞像螢火蟲那樣，在黑暗中閃閃發(fā)光熠熠生輝。它通過對熒光素酶這種生物酶進(jìn)行基因改造而發(fā)明出來。很多生物，比如螢火蟲，之所以會發(fā)光就是利用了這種酶。

那么，這種研究方法可以用來做什么呢？答案是：追蹤大腦中大型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部互動情況。

長期以來，神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家依靠電訊號紀(jì)錄神經(jīng)元的活動。該方式雖然能起到很好的檢測效果，但卻只能用于少量神經(jīng)元。而這種新方法可以使用光學(xué)技術(shù)，同時記錄數(shù)百個神經(jīng)元的活動。

光學(xué)紀(jì)錄的方式一般使用熒光，這需要很強(qiáng)烈的外部光源。它帶來的副作用就是引起生物組織發(fā)熱并且直接一些生物進(jìn)程，尤其是那些對光敏感的活動。

如果他們把發(fā)光現(xiàn)象和光遺傳學(xué)相結(jié)合，就可以創(chuàng)造一種新的生物手段，通過光來控制活體組織中的細(xì)胞，尤其是神經(jīng)元細(xì)胞——這將成為研究大腦活動的強(qiáng)有力新型武器。

研究人員把發(fā)光感應(yīng)器附在一種病毒上，該病毒可以感染神經(jīng)元，這樣感應(yīng)器就進(jìn)入了神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)部。聽起來還蠻嚇人的對不對？然后研究人員選擇鈣離子作為神經(jīng)元活動的信號標(biāo)志。首先，感應(yīng)器一旦遇到鈣離子就會發(fā)光；其次，鈣離子參與神經(jīng)元的活化過程——神經(jīng)元外的周圍環(huán)境中鈣含量往往較高，但是細(xì)胞內(nèi)部含量很低，但是在神經(jīng)元受到來自“鄰居（另一個神經(jīng)元）”的刺激時，鈣含量會短暫達(dá)到尖峰水平。傳感器通過增亮和變暗來響應(yīng)鈣濃度的變化 —— 這證明感應(yīng)器對一群神經(jīng)元能同樣起到檢測作用。

看這幅照片，神經(jīng)元被感應(yīng)器發(fā)出的光芒點(diǎn)亮，想不想茫茫宇宙中一顆耀眼的星星？本來人體中就蘊(yùn)含著浩如煙海的未解之謎，希望這個頗具傳奇色彩的發(fā)現(xiàn)能帶給人類更多答案。