资源描述：
《气体传感器在生物医学中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、1999年6月传感技术学报第2期·综述‘¹气体传感器在生物医学中的应用º张钦涛王平.(浙江大学生命科学与基学工程学系生物传感器国家专业实验室,31027杭州市),、、,80年代中期以来随着生命科学人工智能材料科学等学科的发展气体传感器取得..,了巨大的发展在日常生活和工业中都有了广泛的应用出现了许多投入实际应用的产品oasean“”、aox,eotron-如Am(英国)的数字气味分析系统AphMOSSA(法国)的FZ000和N...eseientifict[,〕asove[2〕iSLd(英国)的NOSE等一些产品NPMkiih等
2、人还开发出T用半导体气敏元件测量呼吸气体中的酒精含量的仪器.气体传感器除了应用在化工(如检测有毒气、可燃性气体、、,体)食品(如酒类配制过程)环保(大气污染监测)之外在生物医学方面也起着越来越重要的作用.在生物领域,气体传感器被用来检测细菌的种类以及不同的生长阶段.在医学方面,利用呼吸气体进行疾病的诊断,近年来已成为国际上一个研究热点.近几年随着生活水平的提高,人们对医疗保健更加关注.也就更加希望寻求一种无伤害、高准确度的检测手段.气体传感器为研究新的利用气体的诊断仪器提供了可能.1气体传感器的在生物医学中的应用现状气体传感器最
3、常用也是最简单的是具有特异敏感性的传感器,直接检测特定气体的出现.但由于传感器本身敏感机理的原因,传感器的特异性不强,对多种气体都具有敏感性.所以除了应用单一传感器之外,传感器阵列是一种用于生化监测和分析的常用方法.目前的人工嗅觉电子鼻的研究就主要以传感器阵列和模式识别为基本结构[aj.嗅敏传感器大多一数是采—用多波长红外系统、变频阻抗器、表面声波器件等,这些器件都具有广泛的敏感性.识别方法多是采用粗略、快速的频谱分析或是人工神经网络的模式识别方法.如传统的统计识别方法及利用暂态过程的动态识别方法.用这些方法处理传感器阵列的信号
4、,可以进行气体类别和组分分析.气体传感器用于生物医学,主要是测量培养基增养的细菌样本的气体成分以及呼吸气.目前,研究主要集中在与肾有关的疾病、糖体中所包含的特定的体现病理情况的气体成分:来稿日期1998年4月27日:浙江省自然科学基金项目(编号396082):,,,联系人王平浙江大学生命科学与医学工程学系杭州310027传感技术学报1999年.onar尿病的早期诊断和一些细菌的类型与生长阶段的识别1995年Jhslte等利用电子鼻进.行anr了与肾有关的疾病的诊断的研究冈测试了他们称为ScMaste的气体传感器设备在检测H.py
5、lor.,i细菌的诊断肾病中的作用实验采用石英振荡晶体传感器阵列晶体的表面覆,.盖几个微米厚的吸附材料即敏感层当吸附层吸附了挥发性的化合物后,振荡频率发生变化,这种传感器测量精度可以达到微克.实验中的电子鼻由覆盖着不同敏感膜的一组传感器组成.由于石英晶体本身的特点,传感器响应快、不易中毒或变得不敏感.而且频率信号不易.,受到干扰,所5以测量精度高每个传感器的输出直接输入到计算机中进行模式识别30就可以识别出.糖尿病的早期诊断也一直是医学家们所关心的课题和气敏传感器在医学中应用研究的焦点.糖尿病的一个很重要现象是会导致酮酸中毒,有
6、着很大的危害性,它与血液中酮酸体的含量水平有直接的关系.为了能尽量检测到酮酸体出现的早期阶段,就需要综合监测血、.,、液尿中的酮酸体含量,目前酮酸体的定量检测采用血液测光计气体或液体频谱分析定.,性检测则采取利用硝酸盐方法的尿分析这些方法检测周期长成本高、不能连续监测,而且血液检测会对人体造成创伤.由于酮酸体在血液中新陈代谢的最终产物丙酮可以通过呼吸呼出到体外,所.—以通过呼吸检测进行糖尿病的诊断是可行的王平、6〕等在995.谈毅[5.1年进行了电子鼻用于糖尿病诊断的研究用气相色谱的方法详,;细分析了呼吸气体的成分并在实验室中进
7、行了丙酮气体的模拟实验在医院中采集了糖尿病人呼吸气体进行识别.实验采用三种传感器以及采用了一种启发式神经网络算法一ALE-CO算法对丙酮进行检测,得到了血糖和呼吸中丙酮含量的线性相关性,如图1.利用所研制。口仁￡0臼门万V。u。ou。uou尔uo。一.OC钊0一ro一on.,Aeetoneeoncenttl;lb!oodrn卜1图1血糖和呼吸中丙酮含量的关系图.,.,的系统对未知样本识别的均方误差为101X10一6最大误差为261X10一“达到了满意的.,Naki效果证明了用呼吸气体进行糖尿病诊断的可能性Msimovich[7
8、j等人采用气体传感器进行糖尿病的呼吸诊断也进行了研究.实验中采用1.5mmXI.smmXO.3mm耗散功..率042VA的搀杂Sb的SnO:传感器采集了113个糖尿病病人和21个丘脑下部性肥胖、王平:气体传感器在生物第2期张钦涛医学中的应用病的患者,、以及15个
