作為數(shù)據(jù)采集的“前哨兵”，醫(yī)用傳感器在多個(gè)領(lǐng)域都起到了十分關(guān)鍵的作用。在抗擊新冠肺炎疫情的過(guò)程中，醫(yī)用傳感器在病理檢測(cè)、人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)、生命維持系統(tǒng)以及環(huán)境控制等領(lǐng)域都扮演著極其重要的角色?，F(xiàn)階段，我國(guó)已有一些在醫(yī)療傳感器領(lǐng)域表現(xiàn)突出的企業(yè)，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我國(guó)在醫(yī)用傳感器的研發(fā)上還面臨著諸多挑戰(zhàn)。

醫(yī)療領(lǐng)域的“多面手”

傳感器是信息技術(shù)的核心元器件，也是數(shù)據(jù)采集的唯一功能器件，它采集的數(shù)據(jù)能夠保證整個(gè)感知、傳輸和處理信息系統(tǒng)的順利運(yùn)行。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的迅速發(fā)展，傳感器的市場(chǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)傳感器的市場(chǎng)規(guī)模在2019年已超2000億元，預(yù)計(jì)在2021年將達(dá)近3000億元。

作為數(shù)據(jù)采集的“前哨兵”，傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域也扮演著非常重要的角色。醫(yī)用傳感器集成了納米技術(shù)、生物技術(shù)、供電技術(shù)和新型通信技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)，具有高靈敏度、微型化、便捷、成本低和互聯(lián)性等明顯的優(yōu)勢(shì)。

醫(yī)用傳感器的種類繁多，不同種類的醫(yī)用傳感器可以在醫(yī)療領(lǐng)域起到不同的作用?？傮w來(lái)講，醫(yī)用傳感器具有檢測(cè)生物體信息、臨床監(jiān)護(hù)和控制人體的生理過(guò)程等多種用途。中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)敏感元器件與傳感器分會(huì)秘書長(zhǎng)郭猛在此前接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，在抗擊新冠肺炎疫情的過(guò)程中，醫(yī)用傳感器在病理檢測(cè)、人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)、生命維持系統(tǒng)以及環(huán)境控制等領(lǐng)域都發(fā)揮了極其關(guān)鍵的作用。

按工作原理，醫(yī)用傳感器可分為化學(xué)傳感器、生物傳感器和物理傳感器。

化學(xué)傳感器是利用化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)效應(yīng)制成的傳感器。通過(guò)利用化學(xué)反應(yīng)原理，它可以把化學(xué)成分、濃度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)?；瘜W(xué)傳感器一般是通過(guò)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(duì)應(yīng)關(guān)系的電學(xué)量，它的代表性產(chǎn)品有離子傳感器、氣體傳感器和濕度傳感器等。

生物傳感器是采用包含有生物活性物質(zhì)作為分子識(shí)別系統(tǒng)的傳感器。通過(guò)利用生物活性物質(zhì)，它可以選擇性地識(shí)別并測(cè)定生化物質(zhì)。具體來(lái)講，該傳感器可以利用酶來(lái)催化某種生化反應(yīng)，或者通過(guò)某種特異性的結(jié)合來(lái)檢測(cè)大分子有機(jī)物質(zhì)的種類及含量。酶?jìng)鞲衅鳎⑸飩鞲衅?、免疫傳感器、組織傳感器和DNA傳感器等是它的典型產(chǎn)品。

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。該種傳感器的細(xì)分應(yīng)用最多，位移傳感器、速度傳感器、力傳感器、壓強(qiáng)傳感器、輻射傳感器和光學(xué)傳感器都屬于物理傳感器的范疇。

新型傳感器應(yīng)運(yùn)而生

近期的新冠肺炎疫情表明，對(duì)有癥狀和無(wú)癥狀人群頻繁地實(shí)施高質(zhì)量檢測(cè)是應(yīng)對(duì)當(dāng)前疫情和未來(lái)危機(jī)的當(dāng)務(wù)之急。由于新冠肺炎疫情期間要求提供頻繁、低成本、快速且大批量的檢測(cè)，靈敏度高且速度快的新型傳感器應(yīng)運(yùn)而生。

國(guó)內(nèi)外廠商在新型傳感器的研發(fā)上均取得了不同程度的進(jìn)展。比如，艾麥斯半導(dǎo)體基于光譜傳感器技術(shù)推出了一款光譜傳感器，能夠快速檢測(cè)新冠病毒。艾麥斯半導(dǎo)體全球先進(jìn)光學(xué)傳感器部門執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理詹妮弗·趙(Jennifer Zhao)告訴記者，該款傳感器的靈敏度是人眼的10倍。它的靈敏度還高于裸眼讀出器，可以以手持式或一次性設(shè)備的尺寸和成本實(shí)現(xiàn)臺(tái)式實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的準(zhǔn)確度。

此外，“連接性”也是它的一大特點(diǎn)。詹妮弗·趙介紹，數(shù)字的輸出支持與移動(dòng)設(shè)備和獲得批準(zhǔn)的云服務(wù)進(jìn)行藍(lán)牙連接后，可對(duì)全球定量數(shù)據(jù)進(jìn)行“云”采集，獲得的數(shù)據(jù)可用于全球大流行疫情的監(jiān)控系統(tǒng)?；诖?，賽迪顧問(wèn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心分析師趙振越認(rèn)為，這種芯片級(jí)光譜傳感技術(shù)也為移動(dòng)設(shè)備注入了新的價(jià)值。

瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)、蘇黎世大學(xué)醫(yī)院等合作研發(fā)的一款新型生物傳感器則可以做到準(zhǔn)確識(shí)別新冠病毒，并在幾分鐘內(nèi)獲取對(duì)病毒的檢測(cè)結(jié)果。據(jù)了解，這種新型的生物傳感器在檢測(cè)病毒的過(guò)程中利用了“局域表面等離子體共振(LSPR)”和“等離子體光熱(PPT)”這兩種不同的效應(yīng)，以此增加檢測(cè)的可靠性。

由云南大學(xué)化工學(xué)院教授、相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的研究員們共同組建的跨學(xué)科攻關(guān)研究團(tuán)隊(duì)也研發(fā)出了能夠檢測(cè)COVID-19病毒的電化學(xué)傳感器。由于電化學(xué)傳感器操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)成本低廉，且靈敏度和準(zhǔn)確性也更高，該傳感器有望在未來(lái)為新冠肺炎疫情的防控和診斷提供新的檢測(cè)方法。

新型醫(yī)用傳感器的出現(xiàn)意味著傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用日益豐富。趙振越告訴記者，未來(lái)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)成為醫(yī)用傳感器的發(fā)展趨勢(shì)之一。它可以對(duì)傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并實(shí)時(shí)監(jiān)控患者的狀態(tài)。醫(yī)用可穿戴設(shè)備中的無(wú)線傳感器則可以收集人體血壓、體溫、心率等體征信息，把每日測(cè)得的數(shù)據(jù)錄入患者的生理參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)之中，通過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療的形式來(lái)降低醫(yī)護(hù)人員的用工壓力和感染風(fēng)險(xiǎn)。